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Mestrado em Sistema de Informação e Multimédia

3SLIM:

Sistema Simplificado Sensível à Localização por

IMagem

Rosa Maria Gomes Afonso

Universidade Fernando Pessoa

Porto, Julho de 2008

Universidade Fernando Pessoa Praça 9 de Abril, 349 P-4249-004 Porto

Tel. +351-22550.82.70 Fax. +351-22550.82.69

[email protected]

3SLIM: Sistema Simples Sensível à Localização por IMagem

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Mestrado em Sistema de Informação e Multimédia

3SLIM:

Sistema Simplificado Sensível à Localização por

Imagem.

Rosa Maria Gomes Afonso

Universidade Fernando Pessoa

Porto, Julho de 2008

Universidade Fernando Pessoa Praça 9 de Abril, 349 P-4249-004 Porto

Tel. +351-22550.82.70 Fax. +351-22550.82.69

[email protected]


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Resumo

O crescente interesse na mobilidade dos utilizadores e no posicionamento de objectos justifica

o estudo aprofundado das potencialidades e das funcionalidades das aplicações sensíveis à

localização. Neste trabalho, pretendeu-se desenhar uma proposta de arquitectura para um

sistema cuja informação apresentada é filtrada com base na localização dos utilizadores e dos

objectos sobre os quais se pretende obter essa informação.

As aplicações sensíveis ao contexto e à localização são cada vez mais comuns. As tecnologias

utilizadas por estes sistemas (e.g., receptores GPS, células GSM, sensores de ultrasons, redes

de sensores, etiquetas RFID etc.) são, no entanto, onerosas, por vezes difíceis de manipular e

distribuir e inadequadas a uma utilização diária permanente. Assim, pretendeu-se neste

trabalho definir um sistema capaz de determinar a localização e disponibilizar informação

pertinente à localização dos utilizadores, com base em dispositivos móveis disponíveis no dia-

a-dia. A aquisição destes dispositivos móveis não requer um esforço financeiro elevado nem

um esforço cognitivo extra de manipulação por parte do utilizador final. Este sistema, poderá

ser aplicado para fornecer informação contextualizada pela localização tanto dos utilizadores

como dos objectos que o rodeiam, por exemplo, durante uma aula de campo ou uma visita de

estudo a um parque.

Resumindo, neste trabalho, proposemo-nos estudar, desenvolver e avaliar a usabilidade de um

Sistema Simplificado Sensível à Localização por IMagem (3SLIM), i.e., um sistema de

informação contextualizado pela localização dos seus utilizadores, onde a localização é obtida

por meios técnicos económicos. Pretende-se tirar proveito dos dispositivos móveis (e.g.,

telemóveis, PDA’s, etc.) e das tecnologias sem fios actuais, cujo uso se está a vulgarizar e que

permitem o acesso fácil e ubíquo à informação. Foram identificados os principais

componentes da arquitectura, os seus módulos aplicacionais, as interfaces a desenvolver bem

como os modelos de dados de suporte. Fez-se ainda uma análise e uma comparação, no

contexto da aplicação desta arquitectura, de soluções e tecnologias alternativas adoptadas em

sistemas similares. Finalmente, avaliou-se a usabilidade do sistema proposto, aplicando-o


vi

numa visita a um parque biológico enriquecida por conteúdos virtuais disponibilizados para

cada localização ou ponto de interesse específico.


vii

Résumé

Le croissant intérêt relatif à la mobilité des utilisateurs et au positionnement dóbjects justifie

l´étude approfondie des potentialités et des fonctionnalités des applications sensibles à la

localisation. Ce travail prétend dessiner une proposition dárchitecture pour un système dont

línfomation presentée et filtrée aura pour base la localisation des utilisateurs et des objects

considérés.

Les applications sensibles au contexte et à la localisation sont de plus en plus vulgaires. Les

technologies utilisées par ces systèmes (récepteurs GPS, céllules GSM, senseurs dúltra-sons,

réseaux de senseurs, étiquettes RFID etc.) sont encore chères et parfois difficiles à manipuler,

distribuer ou même inadéquates à une utilisation quotidienne. Ce travail prétend définir un

système capable de déterminer la localisation et disponibiliser línformation indispensable à la

localisation des utilisateurs, ayant pour base les dispositifs mobiles existants dans le marché

actuel. Lácquisition de dispositifs mobiles néxigent pas déffort financier ni cognitif du

point de vue dápprentissage pour lútilisateur final. Ce système pourra être appliqué afin de

fournir línformation contextualisée par la localisation des utilisateurs et des objects qui les

entourent. Un exemple de lápplication de ce système sera approprié à une classe en plein air

ou à une visite d´étude à un parque.

En résumé, ce travail propose l´étude, le développement et lávaliation de lúsabilité dún

Système Simplifié Sensible à la Localisation par IMage (3SLIM), un système dínformation

contextualisé par la localisation de ses utilisateurs et dont la localisation est obtenue par des

moyens techniques économiques. Ce travail prétend tirer profit des dispositifs mobiles et des

technologies wireless dont lúsage est vulgarisé et qui permettent lúbiquité de láccés à

línformation. Les principaux components de lárchitecture, ses modules applicationels, ses

interfaces à développer ainsi que ses modèles de donnés ont été identifiés. Dans le contexte de

lápplication de cette architecture, lánalyse et la comparaison de solutions et de technologies

alternatives adoptées à dáutres systèmes seront effectuées. Finalement, lúsabilité de ce

système a été avaliée à travers une visite à un parque biologique, enrichie par des contenus

virtuels disponibilisés par chaque localisation, chaque point díntérêt spécifique.


viii


ix

Abstract

The growing interest in user mobility and object positionning justifies a deep study focused

on the potentialities and functionalities of location-aware applications. This work aims the

design of architecture for a system in which the information is filtered according to the user’s

and object’s locations from which we require information.

The location and context-aware applications are increasingly common. The technologies used

by these systems (eg, GPS receivers, GSM cells, ultrasound sensors, sensor networks, RFID

tags etc.) are, however, expensive, sometimes difficult to manipulate and deploy, and

inappropriate for permanent daily use. Therefore, this work intended to define a system

capable of determining the user’s location and provide relevant information accordingly,

based on mobile devices available on the day-to-day. The acquisition of these mobile devices

does not require a high financial effort neither it requires extra cognitive manipulation efforts

from end-users. This system could be used to provide contextualized information by the

location of both the users and the objects that surround him, for example, during a field class

or a park study-visit.

In short, this work proposes the study, development and usability evaluation of a Simplified

System Sensitive to the Location by IMagem (3SLIM), i.e., an information system

contextualized by the location of its users, where the location is obtained by economic

technical means. This system is intended to take advantage of mobile devices (e.g., mobile

phones, PDAs, etc.) and current wireless technologies, whose use is becoming ordinary and

allowing easy and ubiquitous access to information. We have identified the key components

of the architecture, the application modules, the interfaces and the supporting data models.

We have also performed an analysis and comparison, in the context of this system, of

alternative technologies and solutions adopted in similar systems. Finally, we have conducted

a usability evaluation of the system, applied to a park visit enriched/augmented by virtual

content available for each location or specific point of interest.


x


xi

Agradecimentos

Gostaria de agradecer aos meus orientadores Professor Doutor Rui Silva Moreira e Professor

Doutor José Manuel Torres pelo acompanhamento científico e técnico, pela constante

motivação, pelo empenho constructivo e pelo comportamento crítico demonstrados ao longo

de todo o processo de mestrado.

Agradeço ainda à minha família pelo seu apoio incondicional, prestado durante todo o tempo

de realização do mestrado.


xii


xiii

Índice

Resumo.................................................................................................................................. v

Résumé................................................................................................................................ vii

Abstract ................................................................................................................................ ix

Agradecimentos .................................................................................................................... xi

Índice..................................................................................................................................xiii

Lista de Figuras .................................................................................................................. xix

Lista de Tabelas ................................................................................................................ xxvi

Acrónimos ........................................................................................................................ xxix

Capítulo I: Introdução....................................................................................................... 1

I.1. Motivação .............................................................................................................. 2

I.2. Objectivos .............................................................................................................. 2

I.3. Estrutura da dissertação .......................................................................................... 3

Capítulo II: Sistemas de localização................................................................................... 5

II.1. Introdução .............................................................................................................. 5


xiv

II.2. Tecnologias de localização ..................................................................................... 5

II.2.1. Tecnologias Outdoor....................................................................................... 9

II.2.2. Tecnologias Indoor ....................................................................................... 18

II.3. Sistemas sensíveis à localização ........................................................................... 31

II.3.1. PlaceLab....................................................................................................... 31

II.3.2. GUIDE ......................................................................................................... 35

II.3.3. Sistema Herecast........................................................................................... 39

II.3.4. Sistema RADAR........................................................................................... 41

II.3.5. Sistema B-MAD ........................................................................................... 43

II.3.6. Sistema SmartLibrary ................................................................................... 47

II.3.7. Sistema Bat................................................................................................... 50

II.3.8. Redes de sensores sensíveis à localização ..................................................... 53

II.3.9. Sistema Cooltown......................................................................................... 56

II.3.10. Sistema BlueStar........................................................................................... 57

II.3.11. Sistema Cricket............................................................................................. 59

II.3.12. Sistema ZoneTag .......................................................................................... 61


xv

II.3.13. Sistema PhoneGuide ..................................................................................... 63

II.3.14. Guia do museu interactivo ............................................................................ 65

II.3.15. Sistema Nidaros............................................................................................ 68

II.4. Análise ................................................................................................................. 71

II.4.1. Resumo comparativo das tecnologias de localização ..................................... 71

II.4.2. Resumo comparativo das tecnologias de localização por imagem.................. 72

II.4.3. Resumo comparativo dos sistemas sensíveis à localização ............................ 74

Capítulo III: Sistema Simplificado Sensível à Localização por IMagem (3SLIM) ............. 76

III.1. Introdução ........................................................................................................ 76

III.1.1. Conceitos principais...................................................................................... 76

III.1.2. Determinação da localização (Sensing) ......................................................... 77

III.1.3. Privacidade ................................................................................................... 78

III.2. Análise de requisitos......................................................................................... 79

III.2.1. Casos de utilização ....................................................................................... 79

III.2.2. Requisitos funcionais .................................................................................... 79

III.2.3. Requisitos não funcionais ............................................................................. 80


xvi

III.3. Diagramas de casos de uso do 3SLIM............................................................... 80

III.4. Arquitectura Cliente/Servidor em 3 Camadas.................................................... 83

III.5. Desenvolvimento do sistema............................................................................. 86

III.5.1. Modelo de entidades e relacionamentos ........................................................ 86

III.5.2. Diagrama Entidade/Relacionamento (E/R).................................................... 87

III.5.3. Modelo de dados........................................................................................... 88

III.5.4. Implementação ............................................................................................. 91

Capítulo IV: Avaliação da usabilidade........................................................................... 93

IV.1. Introdução ........................................................................................................ 93

IV.2. Metodologia ..................................................................................................... 95

IV.3. Resultados obtidos............................................................................................ 96

IV.3.1. Caracterização sócio-demográfica dos participantes...................................... 96

IV.3.2. Resultados obtidos nas tarefas propostas ....................................................... 97

IV.3.3. Facilidade de utilização do interface gráfico.................................................. 99

IV.3.4. Tempo de resposta da aplicação .................................................................. 100

IV.3.5. Utilidade prática do prótotipo 3SLIM ......................................................... 100


xvii

IV.3.6. Problemas identificados na utilização.......................................................... 102

IV.3.7. Tempos medidos na execução das tarefas.................................................... 103

IV.3.8. Aspectos destacados pelos utilizadores ....................................................... 104

IV.3.9. Propostas de melhorias sugeridas pelos utilizadores .................................... 105

IV.4. Discussão dos resultados................................................................................. 106

Conclusão .......................................................................................................................... 107

Bibliografia........................................................................................................................ 109

Anexo I: Questionário e imagens usadas na avaliação da usabilidade do protótipo 3SLIM . 115

Questionário sobre a usabilidade do protótipo 3SLIM .................................................... 115

Imagens associadas às três tarefas do questionário.......................................................... 119

Anexo II: Interface gráfica do protótipo 3SLIM ................................................................. 121


xviii


xix

Lista de Figuras

Figura II-1: O espectro electromagnético no mundo das comunicações (Andrew

S.Tanenbaum, 2003). ..................................................................................................... 6

Figura II-2: Ondas de rádio de baixas frequências (a) e altas frequências (b) (Andrew

S.Tanenbaum, 2003). ................................................................................................... 10

Figura II-3: Evolução das redes celulares (Heikki Kaaranen, Ari Ahtiainen, Lauri Laitinen,

Siamäk Naghian, & Valterri Niemi, 2001).................................................................... 11

Figura II-4: Princípio básico do funcionamento da tecnologia radar (Skolnik, 2001). ........... 13

Figura II-5: Características do GEO, MEO e LEO................................................................ 14

Figura II-6: Satélite do sistema NAVSTAR.......................................................................... 15

Figura II-7: Circunferência que limita a área de localização de um utilizador - Trilateração

Bidimensional. ............................................................................................................. 16

Figura II-8: Duas posições relativas obtidas pela intercepção das circunferências - Trilateração

Bidimensional. ............................................................................................................. 16

Figura II-9: Exemplo da Trilateração 2D.............................................................................. 17

Figura II-10: Exemplo da Trilateração 3D. ........................................................................... 17

Figura II-11: Exemplo de um receptor GPS (com bússola e altímetro integrados)................. 18

Figura II-12: Exemplo de uma tag RFID (RFID Organization, 2008a). ................................ 19


xx

Figura II-13: Exemplo de uma tag RFID aplicada a um produto de cosmética. ..................... 19

Figura II-14: PDA com acesso 802.11b (WLAN)................................................................. 20

Figura II-15: Equipamentos equipados com Bluetooth numa rede WPAN. ........................... 22

Figura II-16: Dois dispositivos móveis que usam a tecnologia de Infravermelhos................. 23

Figura II-17: Dispositivos BTNode rev3 e Mica Node (R.K.Harle and A.Hopper, 2005)...... 25

Figura II-18: Representação do número 0123456789005 em código de barras linear. ........... 25

Figura II-19: Uma representação de um código de barras concêntrico. ................................. 26

Figura II-20: Três simbologias do tipo matricial................................................................... 27

Figura II-21: Execução do software semacode para associar uma imagem a um URL. ......... 27

Figura II-22: Imagem semacode.jpg associada ao URL http://www.semacode.org. .............. 28

Figura II-23: Leitura da tag associada à imagem Semacode.jpg............................................ 28

Figura II-24: Fotografia tirada à página com a tag semacode (semacode1.jpg). .................... 28

Figura II-25: Fotografia tirada à página com a tag semacode (semacode2.pjg). .................... 29

Figura II-26: Leitura da tag associada à imagem Semacode1.jpg. ......................................... 29

Figura II-27: Leitura da tag associada à imagem Semacode2.jpg. ......................................... 29


xxi

Figura II-28: QR-Code do tipo matricial correspondente a um texto (Kaywa Corporation,

2008c). ......................................................................................................................... 30

Figura II-29: QR-Code do tipo matricial correspondente a um endereço URL. ..................... 31

Figura II-30: Componentes da arquitectura PlaceLab (Anthony LaMarca et al., 2005). ........ 32

Figura II-31: Topiary – aplicação sensível à localização baseada no PlaceLab...................... 34

Figura II-32: Infra-estrutura do sistema GUIDE (Keith Cheverst, Keith Mitchell, & Nigel

Davies, 2002) ............................................................................................................... 36

Figura II-33: Ecrã inicial da aplicação do sistema GUIDE (Lancaster University, 2007d). ... 37

Figura II-34: Ecrã informativo com as opções do GUIDE (Lancaster, 2007d). ..................... 38

Figura II-35: Visita desde o “Shire Hall Entrance” até ao castelo de Lancaster (Lancaster

University, 2007d)........................................................................................................ 38

Figura II-36: Sistema Herecast instalado num dispositivo com Wi-Fi................................... 39

Figura II-37: Serviço “Heresay” disponibilizado pelo sistema Herecast................................ 40

Figura II-38: Edificio com três estações de base (BS1, BS2 e BS3) (Paramvir Bahl et al.,

2000)............................................................................................................................ 42

Figura II-39 : Força do sinal RF medido varia com a distância do utilizador em relação à

estação-base. ................................................................................................................ 43

Figura II-40: Sistema B-MAD - sensores Blutooth localizados na zona de Rotuaar .............. 44

Figura II-41 : Sistema B-MAD - sensor Bluetooth colocado junto a vitrina de uma loja. ...... 44


xxii

Figura II-42 : Sistema B-MAD - exemplo de publicidade recebida num telemóvel............... 45

Figura II-43: Sistema B-MAD - entrega de alertas PUSH WAP (Lauri Aalto et al., 2004).... 46

Figura II-44: SmartLibrary - pontos de acesso à Internet sem fios na biblioteca da

Universidade de Oulu................................................................................................... 48

Figura II-45: Diagrama relativo à arquitectura do sistema SmartLibrary............................... 48

Figura II-46: Pesquisa na interface OULU-pda (esquerda) e respectivo resultado (direita)

(Markus Aittola et al., 2008)......................................................................................... 49

Figura II-47: Mapa visualizado no ecrã do PDA do sistema SmartLibrary (Markus Aittola et

al., 2008). ..................................................................................................................... 50

Figura II-48: Placa receptora e dispositivo Bat (Aaron Quigley et al., 2004)........................ 51

Figura II-49: Distribuição física do sistema Bat em Cambridge. ........................................... 52

Figura II-50: Distribuição hierárquica de uma rede de sensores (Amit Kumar et al., 2005)... 53

Figura II-51: Simulação da aplicação da rede de sensores. ................................................... 55

Figura II-52: Beacon de infravermelhos e PDA utilizados no sistema CoolTown (T.Kindberg

et al., 2000). ................................................................................................................. 56

Figura II-53: PDA equipado com leitores de URL e outros identificadores (T.Kindberg et al.,

2000)............................................................................................................................ 57

Figura II-54: Duas unidades Cricket (MIT, 2007c)............................................................... 60

Figura II-55: Sistema Cricket no laboratório da CSAIL em Tech Square (MIT, 2007c). ....... 61


xxiii

Figura II-56: ZoneTag - página de inserção de localização (Shane Ahern et al., 2006). ........ 62

Figura II-57: Aplicação do sistema PhoneGuide num museu (Paul Föcker et al., 2005)........ 64

Figura II-58: PhoneGuide - três representações/perspectivas do mesmo objecto(Paul Föcker et

al., 2005). ..................................................................................................................... 64

Figura II-59: Tablet PC com câmara USB usado no Guia do Museu Interactivo (Herbert Bay

et al., 2005). ................................................................................................................. 66

Figura II-60: Exemplos de modelos de imagens de um objecto do museu (Herbert Bay et al.,

2005)............................................................................................................................ 67

Figura II-61: Interface da aplicação de reconhecimento de objectos (Herbert Bay et al., 2005).

..................................................................................................................................... 67

Figura II-62: Framework Nidaros para o desenvolvimento de aplicações sensíveis à

localização (Alf Inge Wang et al., 2003)....................................................................... 69

Figura II-63: Framework Nidaros – componentes e tecnologias (Alf Inge Wang et al., 2003).

..................................................................................................................................... 70

Figura II-64: Sistema Nidaros executado em dois dispositivos móveis. ................................ 71

Figura III-1: Diagrama de caso de utilização do 3SLIM – parte I.......................................... 81

Figura III-2: Diagrama de caso de utilização do 3SLIM – parte II. ....................................... 81

Figura III-3: Diagrama de caso de utilização do 3SLIM – parte III. ...................................... 82

Figura III-4: Diagrama de caso de utilização do 3SLIM – parte IV....................................... 83


xxiv

Figura III-5: Arquitectura Cliente-Servidor do sistema 3SLIM............................................. 84

Figura III-6: Diagrama Entidade/Relacionamento do 3SLIM. .............................................. 88

Figura III-7: Modelo relacional de dados do 3SLIM............................................................. 90

Figura IV-1: Fotografia do Leão Branco Macho................................................................... 93

Figura IV-2: Tag semacode correspondente aos URL http://localhost/leoes.html.................. 94

Figura IV-3: Fotografia dos leões associada à tag semacode. ............................................... 94

Figura IV-4: Funcionamento do sistema 3SLIM................................................................... 95

Figura IV-5: Percentagem de respostas correctas obtidas nas três tarefas.............................. 98

Figura IV-6: Respostas obtidas relativamente à dificuldade das tarefas. ............................... 99

Figura IV-7: Respostas obtidas sobre a facilidade de utilização do interface......................... 99

Figura IV-8: Respostas obtidas sobre o tempo de resposta da aplicação.............................. 100

Figura IV-9: Respostas obtidas sobre a utilidade prática do 3SLIM (1ª questão)................. 101

Figura IV-10: Respostas obtidas sobre a utilidade prática do 3SLIM (2ª questão)............... 101

Figura IV-11: Respostas obtidas sobre a utilidade prática do 3SLIM (3ª questão)............... 102

Figura IV-12: Resultados obtidos relativamente a problemas ocorridos. ............................. 103


xxv


xxvi

Lista de Tabelas

Tabela II-1: As diferentes classes Bluetooth. ........................................................................ 21

Tabela II-2: Características da tecnologia IR. ....................................................................... 23

Tabela II-3: PlaceLab - Plataformas e Tecnologias RF(Anthony LaMarca et al., 2005) ........ 33

Tabela II-4: Precisão do PlaceLab em função do tipo e cobertura dos beacons. .................... 34

Tabela II-5: Variáveis de entrada da precisão da multilateração............................................ 51

Tabela II-6: Informação contida nos pacotes enviados pelos sensores (Amit Kumar et al.,

2005)............................................................................................................................ 55

Tabela II-7: Análise comparativa de algumas tecnologias de localização.............................. 72

Tabela II-8: Análise comparativa de três tecnologias de localização por imagem. ................ 73

Tabela II-9: Resumo da análise comparativa dos sistemas sensíveis à localização abordados.

..................................................................................................................................... 74

Tabela III-1: Tabelas de dados lógicos (anterior à normalização). ........................................ 88

Tabela III-2: Tabelas de dados lógicos, após normalização................................................... 90

Tabela IV-1: Caracterização sócio-demográfica dos participantes. ....................................... 97


xxvii

Tabela IV-2: Resumo dos problemas reportados durante a realização das tarefas exigidas.. 103

Tabela IV-3: Tempo gasto na realização das três tarefas..................................................... 104

Tabela IV-4: Lista dos pontos mais atractivos da aplicação. ............................................... 105

Tabela IV-5. Lista dos pontos mais desagradáveis da aplicação.......................................... 105

Tabela IV-6: Lista de propostas de melhorias. .................................................................... 106


xxviii


xxix

Acrónimos

ASL Aplicação Sensível à Localização

DLL Dynamic Link Libraries

E/R Entity/Relationship Diagram (Diagrama Entidade/Relacionamento)

FTP File Transfer Protocol (Protocolo de Transferência de Ficheiros)

GPS Global Postionning System (Sistema de Posicionamento Global)

GPRS General Packet Radio Service

GSM Global System for Mobile Comunications (Sistema Global para

Comunicações Móveis)

HTML Hypertext Markup Language

IIS Internet Information Server

IR InfraRed (Infravermelhos)

LED Light Emissor Diode (Díodo Emissor de Luz)

MMS Multimedia Messaging Service (Serviço de Mensagem Multimédia)

NMT Nordic Mobile Telephone Standard

NNTP Network News Transfer Protocol

PDA Personal Digital Assistant (Assistente Pessoal Digital)

POI Point of Interest (Ponto de interesse)

URL Uniform Resource Locator (Localizador Uniforme de Recursos)

RFID Radio Frequency Identifier (Identificação por Rádio Frequência)

SDK Software Development Kit (Ferramenta de Desenvolvimento de

Software)

SMS Short Message Service (Serviço de Mensagens Curtas)


xxx

SMTP Simple Mail Transfer Protocol

SI Sistema de Informação

SVG Scalable Vectorial Graphics

TDOA Time Difference of Arrival (Diferença de Tempo de Chegada)

UMTS Universal Mobile Telecommunication System

WAP Wireless Application Protocol

WWW World Wide Web

WSN Wireless Network System (Rede de Sensores Sem Fios)

3SLIM Sistema Simplificado Sensível à Localização por IMagem


xxxi


1

Capítulo I: Introdução

Os sistemas sensíveis à localização (location-aware systems) têm vindo a proliferar e a ganhar

uma importância cada vez maior. Estas aplicações surgem, normalmente, associadas aos

avanços tecnológicos dos dispositivos móveis que actualmente vêm já integrados com

sistemas de navegação, câmaras digitais e mesmo sistemas de digitalização (scanning). Um

sistema sensível à localização interage normalmente com unidades móveis autónomas, que

recolhem e disponibilizam informações sobre o posicionamento e/ou a localização de

determinados objectos.

A crescente mobilidade dos utilizadores e o interesse no posicionamento de pessoas e objectos

implica um estudo aprofundado das potencialidades e das funcionalidades das aplicações

sensíveis à localização. Este trabalho insere-se neste âmbito e pretende estudar as diferentes

tecnologias e aplicações sensíveis ao contexto em geral e à localização em particular.

Pretende-se ainda desenhar uma arquitectura para um sistema cuja informação será filtrada e

disponibilizada com base na localização dos utilizadores e dos objectos ou pontos de interesse

sobre os quais se pretende obter essa informação. A determinação da localização e o acesso à

informação será efectuada com base em dispositivos móveis, disponíveis no dia-a-dia. Este

modelo será aplicado para fornecer informação contextualizada pela localização tanto dos

utilizadores como dos objectos, por exemplo, durante uma aula de campo ou uma visita de

estudo a um parque biológico ou temático. Numa aula de campo ou num parque biológico,

será possível saber a localização de determinada planta ou determinado animal assim como

recolher informação contextualizada relativa a características morfológicas ou biológicas

desse mesma planta ou animal.

Como resultados deste trabalho apresentamos uma análise comparativa sobre alguns dos

sistemas e arquitecturas utilizadas na implementação de aplicações location-aware. Propomos

e desenvolvemos um protótipo de uma arquitectura simples e funcional para aplicações

sensíveis à localização nos contextos já mencionados. Este protótipo foi, no final, avaliado

com base num dos cenários considerados anteriormente.


2

I.1. Motivação

Existem actualmente várias tecnologias que, pelo seu elevado custo, dificuldade de utilização,

baixa disponibilidade ou até mesmo pela sua especificidade, não podem ser aplicadas em

determinadas situações ou contextos. Por exemplo, a tecnologia GPS não pode ser usada em

espaços fechados. A tecnologia baseada em etiquetas RFID não é recomendada para

aplicações a funcionar em espaços abertos e de grandes dimensões.

Estas e outras tecnologias podem ser utilizadas no desenvolvimento de aplicações sensíveis à

localização que ganham uma importância crescente com o desenvolvimento e a proliferação

de dispositivos móveis. É cada vez maior o interesse e a necessidade de aplicações baseadas

na localização e posicionamento de pessoas e objectos. Este interesse, no entanto, implica um

conhecimento acrescido das potencialidades e das funcionalidades destas arquitecturas e dos

mecanismos ou tecnologias neles empregues.

Este trabalho pretende tirar proveito das tecnologias e dos dispositivos móveis actuais,

amplamente vulgarizados e, por isso, mais económicos e, normalmente, de utilização

amigável para o utilizador final. Pretende-se assim contribuir para o conhecimento e

proliferação das arquitecturas e das aplicações sensíveis à localização baseadas em

componentes normalizados, cuja aplicação pode variar segundo as necessidades pretendidas.

I.2. Objectivos

De forma genérica este trabalho tem como objectivo: estudar, especificar e desenvolver um

sistema simplificado e sensível à localização por imagem baseado em tecnologias disponíveis

nos dispositivos móveis do dia-a-dia. Designou-se este sistema de simplificado pela

simplicidade e facilidade da sua usabilidade, não deixando de ser um sistema poderoso. De

forma mais concreta os objectivos deste trabalho podem resumir-se nos seguintes pontos:


3

• Analisar e contribuir para o estudo e divulgação das aplicações sensíveis à localização;

• Propor uma arquitectura para um Sistema Simplificado e Sensível à Localização por

IMagem (3SLIM), baseada em dispositivos e tecnologias móveis do quotidiano;

• Estudar as tecnologias e mecanismos (cf. normas, serviços, ferramentas, etc.)

adequados ao desenvolvimento deste tipo de aplicações;

• Desenvolver um protótipo para o 3SLIM que demonstre a sua aplicabilidade em

diversos cenários do nosso quotidiano;

• Avaliar a usabilidade do protótipo num cenário de aplicação específico, i.e., numa

visita virtual a um parque biológico aumentado com informação multimédia

especificamente preparada para cada contexto/local.

I.3. Estrutura da dissertação

Esta dissertação organiza-se em 5 capítulos. No capítulo I, introduziram-se já os conceitos

fundamentais e delinearam-se os objectivos do trabalho. No capítulo II, é efectuada uma

revisão de alguma da bibliografia mais relevante em tecnologias de localização actuais assim

como em sistemas sensíveis à localização, que utilizam algumas dessas tecnologias. O

capítulo III descreve o sistema 3SLIM, que utiliza imagens bidimensionais (2D) para fornecer

informação contextualizada aos utilizadores de dispositivos móveis. No capítulo IV é

efectuada a avaliação do sistema de localização 3SLIM. Finalmente, no capítulo V, faz-se

uma conclusão do trabalho e mencionam-se possíveis desenvolvimentos futuros.


4


5

Capítulo II: Sistemas de localização

II.1. Introdução

Neste capítulo procurou-se fazer uma revisão bibliográfica da literatura mais relevante em

sistemas sensíveis à localização. Dada a extensão do tema procurou-se focar o estudo nos

sistemas ou trabalhos de investigação mais notáveis e referenciados. Pretendeu-se contribuir

para uma melhor compreensão do estado da arte assim como obter uma maior percepção dos

pontos fortes e fracos de cada sistema.

Existem vários projectos no âmbito das aplicações location-aware. Pretendeu-se numa

primeira análise identificar as vantagens e as desvantagens de cada mecanismo ou tecnologia

de localização, de forma a facilitar a escolha da tecnologia mais apropriada para a proposta do

nosso sistema assim como para o desenvolvimento do protótipo que servirá como prova de

conceito.

II.2. Tecnologias de localização

A maioria das tecnologias de localização abordadas neste trabalho suporta ou utiliza

comunicações sem fios. Por esse motivo, introduziremos inicialmente os princípios de

funcionamento das transmissões sem fios. Quando os electrões se movem, criam ondas

electromagnéticas que se propagam pelo espaço, mesmo no vácuo. O número de oscilações

por segundo da onda electromagnética é denominada frequência – f – sendo medida em Hertz

(Hz). A distância entre dois valores consecutivos dessas ondas é denominado comprimento da

onda (wavelength) - T.

Quando uma antena, com determinadas características e dimensões, é ligada a um circuito

eléctrico, as ondas electromagnéticas podem ser difundidas de forma eficiente e podem

também ser recebidas por um receptor, fisicamente distanciado da antena (Tanembaum,

2003). Existem vários sistemas de transmissão de informação (quer digitais quer analógicos)


6

que utilizam ondas electromagnéticas como portadoras de informação. Esta informação é

utilizada para modular as portadoras que definem determinados canais lógicos, permitindo

assim multiplexar num mesmo canal físico (e.g., o ar) vários canais de informação. A figura

seguinte, por exemplo, representa o espectro electromagnético faseado pelas diferentes bandas

e o seu respectivo uso no mundo das comunicações sem fios.

Figura II-1: O espectro electromagnético no mundo das comunicações (Andrew S.Tanenbaum, 2003).

As tecnologias utilizadas na determinação da localização podem dividir-se em três categorias:

• Tecnologias cujo uso é mais adequado a locais interiores denominados indoor

(Guanling Cheb & David Kotz, 2000).

• Mecanismos mais adequados para locais exteriores denominados outdoor (Guanling

Cheb et al., 2000).

• Mecanismos híbridos que funcionam querem em espaços interiores como em áreas

exteriores.

Por outro lado, os mecanismos de localização distiguem-se pelo seu modo de representação

da localização. Assim, existem sistemas baseados em coordenadas (Coordinate-Based


7

Systems) e sistemas de posicionamento simbólico (Symbolic Positionning Systems) (Mark

Paciga, 2004).

• Algumas tecnologias modelam determinada localização através de um sistema de

coordenadas espaciais como a latitude, a longitude e por vezes a altitude ou mesmo

através do uso de pixeis em mapas. A tecnologia GPS é um exemplo de sistema

baseado em coordenadas (Mark Paciga, 2004).

• Outras tecnologias representam uma localização fisica através de um sistema de

posicionamento simbólico. A representação da localização de determinado espaço

pode ser expressa através do nome de uma rua ou do nome de um café (Mark Paciga,

2004). Pode ser ainda expressa com base na ligação do mundo fisico com

determinados recursos virtuais como endereços URL, em que essa ligação é

estabelecida através de um ou mais identificadores. Neste último caso, a representação

simbólica é conhecida pelo nome de physical hyperlink (T.Kindberg et al., 2000).

Os sistemas de localização podem ainda ser caracterizados como absolutos ou relativos

(Jeffrey HighTower & Gaetano Borriello, 2001b):

• Um sistema de localização absoluta utiliza uma referência partilhada para todos os

objectos localizados. Caso sejam colocados dois receptores GPS de marcas ou

modelos distintos numa determinada localização, a leitura da posição em cada um dos

receptores será exactamente idêntica, ou seja, a posição 47º39’17’’N, correspondente a

uma localização específica, será sempre a posição lida em qualquer receptor GPS

colocado nessa localização (Jeffrey HighTower et al., 2001b).

• Num sistema de localização relativa, cada objecto possui a sua própria construção de

referência. Determinado objecto pode ser identificado com base numa referência

subjectiva, atribuida pelo próprio utilizador do sistema. Por exemplo, um objecto pode

ser identificado pela sua proximidade de um determinado restaurante ou através do

nome de uma determinada rua. A sua posição geográfica exacta, com base em

coordenadas espaciais não é utilizada neste tipo de localização relativa (Jeffrey

HighTower et al., 2001b).


8

Os mecanismos de localização também se podem diferenciar pelo método de determinação da

localização de objectos e pessoas (Jeffrey HighTower et al., 2001b):

• Triangulação: utiliza as propriedades geométricas de um triângulo para calcular a

localização de um objecto. A Triangulação pode ser efectuada por Lateração

(Lateration) ou por Angulação (Angulation). A Lateração baseia-se na medição de

distâncias enquanto a Angulação baseia-se na medição de ângulos (Jeffrey HighTower

& Gaetano Borriello, 2001a). A Lateração calcula a posição de um objecto pela

medição da sua distância em relação a múltiplas posições de referência. Por exemplo,

a tecnologia GPS implementa esta técnica de localização (Jeffrey HighTower et al.,

2001b)

• Proximidade: esta técnica de localização mede a proximidade de um objecto ou pessoa

em relação a um determinado conjunto de pontos conhecidos (Jeffrey HighTower et

al., 2001b). A técnica de localização por proximidade pode ter três abordagens: a

detecção de contacto físico, a monitorização de pontos de acesso celulares sem fios e a

observação de sistemas com identificação automática (Jeffrey HighTower et al.,

2001a). A detecção de contacto físico com o objecto utiliza tecnologia de sensores de

pressão, sensores tácteis e sensores capacitivos. A monitorização de determinado

dispositivo móvel ao alcance de um ou mais pontos de acesso numa rede celular sem

fio representa um exemplo de método de localização por proximidade (Jeffrey

HighTower et al., 2001a). O uso de sistemas de identificação automática tais como

terminais de vendas por cartões de créditos, histórico de logins e tags de identificação

(códigos de barras) permitem inferir qual a localização de um objecto específico

(Jeffrey HighTower et al., 2001a). Por exemplo, a tecnologia Bluetooth e a tecnlogia

Semacode implementam o método de posicionamento por proximidade (Jeffrey

HighTower et al., 2001b)

• Análise de Cena (Scene Analysis): este método de localização usa características de

uma cena observada a partir de um ponto particular para tirar conclusões relativas à

localização do observador ou dos objectos dessa cena (Jeffrey HighTower et al.,

2001a). Esta técnica de localização permite que determinadas cenas sejam examinadas

de forma a que as suas características possam ser facilmente analisadas e comparadas.


9

Numa análise de uma cena estática, os objectos caracterizados são pesquisados num

conjunto de dados que faz o mapeamento destes mesmos objectos com a sua

localização. Na análise de uma cena dinâmica focam-se apenas as diferenças entre

cenas sucessivas para estimar a localização (Jeffrey HighTower et al., 2001a). A

vantagem desta técnica de localização consiste no facto de a localização de objectos

poder ser inferida através da observação passiva e de caracteríssticas como os ângulos

geométricos e distâncias entre os objectos.

II.2.1. Tecnologias Outdoor

As tecnologias de localização outdoor estão adaptadas para ambientes abertos ou exteriores.

Neste tipo de sistemas, encontramos algumas tecnologias baseados em Rádio Frequência - RF

(e.g., GSM, GPRS, WiFi, Bluetooth, etc) e na tecnologia satélite (e.g., GPS).

II.2.1.1. Tecnologias de Rádio Frequência (RF)

As ondas de rádio são faceis de gerar, podem viajar longas distâncias e penetram com

facilidade as paredes dos edificios. São estas razões que levam a que a tecnologia de Rádio

Frequência (Radio Frequency) seja extremamente utilizada nas comunicações, quer sejam

indoor, quer sejam outdoor (Andrew S.Tanenbaum, 2003). As ondas de rádio são

ominidireccionais, i.e., ao serem emitidas pela fonte, podem viajar em qualquer direcção. O

emissor e o receptor não necessitam de estar fisicamente alinhados, um com o outro. As ondas

de rádio são sensíveis às interferências de motores e outros equipamentos eléctricos

(P.Nicopolitidis, M.S.Obaidak, G.I.Papadimitriou, & A.S.Pomportsis, 2003).

As ondas de baixa frequência atravessam obstáculos no entanto a potência do seu sinal

diminui à medida que a distância aumenta, sendo esta relação de aproximadamente de 1/raio2

no ar. As ondas de alta frequência tendem a viajar em linhas rectas, através de obstáculos mas

podem ser absorvidas pela chuva (Andrew S.Tanenbaum, 2003). Na figura abaixo, é mostrado

o comportamento das ondas de rádio de baixas frequências (cf. bandas LF, MF e HF) assim

como o comportamento das ondas de rádio de altas frequências (cf. bandas HF).


10

Figura II-2: Ondas de rádio de baixas frequências (a) e altas frequências (b) (Andrew S.Tanenbaum,

2003).

Os sistemas de comunicação por rádio apresentam no entanto vários problemas: o fenónemo

de propagação multi-direccional (multipath propagation phenonema); esmorecimento

(fading) e escassez de recursos de rádio (radio resource scarcing).

II.2.1.1.1. Rede celular

O conceito de redes celulares surgiu para resolver os problemas inerentes aos sistemas de

comunicação por rádio. O princípio das redes celulares é baseado na subdivisão de uma área

geográfica, coberta pela rede, num número de pequenas sub-áreas denominadas células

(cells). Em cada célula, existe uma estação fixa que actua como um transmissor-receptor e

que serve todas as estações móveis (mobile stations), localizadas na vizinhaça da célula

(Joachim Tisal, 2001).

O espectro disponível é particionado em canais e cada célula usa o seu próprio conjunto de

canais. Células vizinhas usam um conjunto diferente de canais de forma a evitar

interferências. O mesmo conjunto de canais é reutilizado em células distintas, fisicamente

afastadas umas das outras. Este conceito denomina-se reutilização de frequências (frequency

reuse) (P.Nicopolitidis, M.S.Obaidak, G.I.Papadimitriou, & A.S.Pomportsis, 2003).

Ao longo dos tempos, as redes celulares foram evoluindo tecnológicamente. As redes

celulares da Primeira Geração (1G) eram analógicas. As redes celulares da Segunda Geração

(2G) e Terceira Geração (3G) são digitais.


11

Figura II-3: Evolução das redes celulares (Heikki Kaaranen, Ari Ahtiainen, Lauri Laitinen, Siamäk

Naghian, & Valterri Niemi, 2001).

Geração 1 G – Tecnologia NMT

Este tipo de rede celular foi establelecido nos anos oitenta e o modo de transmissão de dados

era analógico ou semi-analógico. O sistema de rede celular analógico mais comum na Europa

foi o sistema NMT (Nordic Mobile Telephone Standard) (Joachim Tisal, 2001).

Geração 2 G - Tecnologia GSM e GPRS

A tecnologia GSM (Global System for Mobile Comunications) é uma tecnologia móvel e é o

padrão mais comun para telemóveis. É uma tecnologia para a difusão das ondas

electromagnéticas nos telefones celulares, baseada na compressão da informação e na sua

distribuição. O sinal e os canais de voz deste mecanismo são digitais, o que significa que é

uma tecnologia considerada de segunda geração (2 G) (Heikki Kaaranen et al., 2001).

A tecnologia GPRS (General Packet Radio Service) pode ser considerada como uma extensão

da tecnologia GSM, oferecendo um serviço de dados para utilizadores móveis (Kaarenen,

2001). Esta tecnologia é usada para serviços tais como o acesso WAP (Wireless Application

Protocol), Serviço de Mensagens Curtas (Short Message Service), Serviço de Mensagem

Multimédia (Multimedia Messaging Service) e serviços de comunicação Internet tais como o

E-mail ou o acesso World Wide Web. A tecnologia GPRS é baseada em pacotes, permitindo

que cada telefone possa ter um ou mais endereços IP. O GPRS armazena e encaminha os

pacotes IP para o telefone durante a mudança de célula (handover).


12

Geração 3 G - Tecnologia UMTS

As redes celulares de Terceira Geração (3G) foram implementadas de acordo com as

especificações 3GPP (3G Partnership Project) R99. As redes celulares 3G na Europa depressa

se associaram à tecnologia UMTS (Universal Mobile Telecommunication System), seguindo

especificações do ITSU. No Japão e nos Estados Unidos, as redes celulares 3G estão

associadas à tecnologia IMT-2000 (International Mobile Telephony 2000).

A tecnologia 3G é vista mais como uma rede de serviços do que uma simples rede celular. As

redes celulares 1G e 2G são tecnologicamente mais limitadas do que as 3G, permitindo

apenas que os utilizadores finais usassem um conjunto limitado de serviços. A tecnologia não

é um parâmetro restritivo na rede celular 3G (Heikki Kaaranen et al., 2001). A tecnolgia

UMTS oferece, entre outros, servidores de posicionamento (Positionning Servers), que

permitem implementar serviços baseados na localização. Os métodos de posicionamento

baseiam-se na identificação da célula (cell-id), no TDOA (Time Difference Of Arrival) e no

GPS.

II.2.1.2. Tecnologia Radar

A tecnologia Radar usa um sistema de ondas electromagnéticas para detecção e localização de

objectos , e.g., navios, aviões, veículos, pessoas e o próprio ambiente natural (Skolnik, 2001).

A tecnologia Radar irradia energia para o espaço e detecta o sinal de eco, reflectido pelos

objectos alvo. As ondas reflectidas para o radar revelam a presença do alvo e permitem obter

a sua localização através da comparação do sinal de eco recebido com o sinal transmitido

orginalmente (Skolnik, 2001). A figura seguinte exemplifica o princípio básico do

funcionamento da tecnologia radar.


13

Figura II-4: Princípio básico do funcionamento da tecnologia radar (Skolnik, 2001).

Um transmissor gera um sinal electromagnético em forma de uma onda sinusoidal que é

difundida no espaço através de uma antena. Uma porção da energia transmitida é interceptada

pelo alvo e retransmitida em diversas direcções. O sinal redifundido directamente na direcção

do radar é recolhido pela antena do radar, que por sua vez o devolve a um receptor. O

dispositivo receptor processa o sinal de forma a detectar a presença do alvo e determinar a sua

localização. Normalmente, uma única antena é usada para transmissão e recepção de sinal

numa base de tempo partilhado (time-shared). A distância até ao alvo é calculada através da

medição do somatório do tempo que o sinal de radar transmitido demora a chegar ao alvo e do

tempo que o sinal devolvido demora a chegar ao radar.

II.2.1.3. Tecnologia Satélite

As comunicações via satélite possuem características interessantes que as tornam muito

atractivas para as mais diversas aplicações. Uma comunicação via satélite pode ser

considerada, de um modo muito simplista, como uma onda electromagnética gigante que está

em órbita e cuja principal função é servir de repetidora (Andrew S.Tanenbaum, 2003).

Uma comunicação satélite contém múltipos dispositivos denominados transponders. A

principal função destes dispositivos é escutar uma determinada porção do espectro


14

electromagnético, amplificar o sinal interceptado e retransmiti-lo noutra frequência para evitar

interferências com o sinal original. A retransmissão deste sinal pelo transponder é efectuada

no sentido do céu para a terra, cobrindo uma fracção considerável da superfície terrestre. Este

modo de operação é chamado bent pipe.

Existem 3 tipos de sistema de comunição por satélite: o sistema GEO, o sistema MEO e o

sistema LEO.

Figura II-5: Características do GEO, MEO e LEO

II.2.1.3.1. Tecnologia GPS

O Sistema de Posicionamento Global (Global Positioning System - GPS) é um sistema à

escala global que permite a determinação da posição de objectos estáticos ou móveis. Este

sistema baseia-se numa constelação de 27 satélites.


15

Figura II-6: Satélite do sistema NAVSTAR.

Para determinar a posição de um objecto temos que possuir um receptor GPS. Este receptor

utiliza quatro ou mais satélites da constelação, calculando a distância até cada um destes

satélites e utilizando essa informação para deduzir a sua própria localização. Esta operação é

baseada num simples princípio matemático denominado Trilateração (Trilateration). Existem

duas formas de descoberta de localização: a Trilateração Bidimensional e a Trilateração

Tridimensional (Jeffrey HighTower et al., 2001a).

A Trilateração Bidimensional explica-se da seguinte forma: um utilizador perdido questiona

uma pessoa, na rua, para tentar descobrir a sua localização e é informado, por exemplo, de

que se encontra a 200 km da Cidade A. Esta informação não lhe permite descobrir com

exactidão qual a sua localização. É possível, no entanto, desenhar uma circunferência em que

o centro da circunferência representa a Cidade A e o valor do raio coincide com o valor da

distância existente entre o utilizador e a Cidade A.


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Figura II-7: Circunferência que limita a área de localização de um utilizador - Trilateração

Bidimensional.

No entanto, como esta informação ainda não lhe permite conhecer com exactidão qual a sua

localização, o utilizador decide questionar uma segunda pessoa. Essa pessoa responde que ele

se encontra a 150 km da Cidade B. Juntando essas duas informações, o utilizador já consegue

ter uma ideia mais precisa da sua localização, visto que as duas circunferências se interceptam

em dois pontos. Isto significa que existem duas posições geográficas possíveis para o

utilizador, associadas a cada ponto de intercepção dessas circunferências.

Figura II-8: Duas posições relativas obtidas pela intercepção das circunferências - Trilateração

Bidimensional.

Para obter a sua localização exacta, eliminando uma das duas possibilidades, é necessário que

o utilizador questionasse uma terceira pessoa. Se a pessoa inquirida respondesse que ele

estaria a 50 km da cidade C, então poderíamos calcular a posição exacta do utilizador que

estaria na Cidade D correspodente à intercepção das três circunferências.


17

Figura II-9: Exemplo da Trilateração 2D.

A tecnologia GPS usa a Trilateração Tridimensional. Esta utiliza o mesmo conceito que a

trilateração bidimensional, no entanto, como é aplicada ao espaço a três dimensões, as

circunferências passam a ser esferas. Se o utilizador sabe que está a uma distância de 500 km

do satélite A, é possível visualizar uma primeira esfera com um raio de 500 km e cujo centro é

o satélite A. Se o mesmo utilizador souber ainda que se encontra a uma distância de 800 km

do satélite B, visualiza uma segunda esfera com um raio de 800 km e cujo centro é o satélite

B. As duas primeiras esferas interceptam-se num circulo. Finalmente, se ele tiver

conhecimento de que está a 750 km do satélite C, obtém uma terceira esfera com um raio de

750 km e cujo centro é o satélite C. A terceira esfera intercepta as duas primeiras esferas em

dois pontos, representados a laranja na figura seguinte.

Figura II-10: Exemplo da Trilateração 3D.

Os receptores GPS utilizam por vezes um quarto satélite ou estações GPS terrestres para

aumentar a sua precisão. Quanto maior for o número de satélites utilizados pelo receptor GPS,

mais precisa poderá ser a informação final de posicionamento.


18

Figura II-11: Exemplo de um receptor GPS (com bússola e altímetro integrados).

A principal fragilidade desta tecnologia reside no facto do sinal de rádio usado pelo GPS ter

enormes dificuldades em penetrar nas paredes dos edifícios, tornando os dispositivos

baseados nesta tecnologia inadequados para ambientes interiores (indoor). Outra desvantagem

consiste no facto da tecnologia GPS ser uma tecnologia ainda bastante cara. É de salientar que

os preços praticados na venda dos dispositivos equipados com a tecnologia GPS continuam a

ser considerados elevados.

II.2.2. Tecnologias Indoor

As tecnologias de localização indoor estão adaptadas para ambientes fechados ou interiores.

Neste tipo de sistemas, encontramos, por exemplo, tecnologias baseadas em dispositivos de

rádio frequência (RF), tecnologias baseadas em dispositivos de infravermelhos (IR)

tecnologias baseadas na análise de imagens ou visão e tecnologias baseadas em sensores.

II.2.2.1. Tecnologia RF

II.2.2.1.1. Tecnologia RFID

A tecnologia de Identificação por Rádio Frequência (Radio Frequency Identification) permite

a identificação de qualquer objecto com base em sinais de rádio frequência. Os dispositivos

denominados tags RFID possibilitam a obtenção e o armazenamento remoto de dados.


19

As tags RFID são equipamentos de pequena dimensão que podem estar acoplados a pessoas,

animais ou qualquer outro tipo de objecto. Estas tags são constituídas por simples chips de

silício e antenas que respondem a sinais de rádio frequência emitidos por uma base

transmissora (RFID Organization, 2008a).

Figura II-12: Exemplo de uma tag RFID (RFID Organization, 2008a).

As tags RFID permitem assim identificar os objectos a que estão associadas. São dispositivos

de curto alcance pelo que podem ser utilizados na determinação da posição dos objectos que

estão dentro do perímetro de alcance da estação transmissora.

Figura II-13: Exemplo de uma tag RFID aplicada a um produto de cosmética.

Esta tecnologia é ainda considerada cara mas começa a ser bastante utilizada em muitas

aplicações industriais, por exemplo, na catalogação de recursos e na gestão de stocks.

II.2.2.1.2. Tecnologia Wi-Fi

As redes Wi-Fi são uma tecnologia sem fios (wireless), pertencente ao consórcio de

companhias independentes, denominado Wi-Fi Alliance. Este consórcio certifica a


20

interoperabilidade de produtos de redes locais sem fios baseados na norma 802.11. A

tecnologia Wi-Fi permite que dispositivos como os computadores pessoais, consolas de jogo,

telemóveis, dispositivos MP3 ou PDA’s possam conectar-se à Internet sem necessidade de

cabos físicos. A área constituída por uma ou mais pontos de acessos inter-conectados

denomina-se por hotspot. Qualquer dispositivo que obedeça à norma Wi-Fi funciona em

qualquer lugar do mundo, ao contrário dos telemóveis por exemplo.

Figura II-14: PDA com acesso 802.11b (WLAN).

A tecnologia Wi-Fi permite a conectividade ponto-a-ponto (peer-to-peer) porque cada

dispositivo pode conectar-se em modo ad hoc a qualquer outro. Assim, qualquer portátil pode

conectar-se à Internet a partir de um hotspot Wi-Fi. Qualquer câmara digital pode transferir

imagens para um computador ou para um telemóvel sem necessitar de usar cabos entre os dois

dispositivos, tirando proveito da tecnologia Wi-Fi.

O número de pontos de acesso Wi-Fi foi-se multiplicando de tal forma que as redes WiFi são

ubíquas, em especial nos ambientes urbanos. Existem cada vez mais hotspots disponibilizados

em áreas de restauração, aeroportos e outras áreas de lazer. A tecnologia Wi-Fi permite que as

LAN’s possam ser implementadas sem a utilização de cabos para dispositivos de clientes,

reduzindo os custos de dimensionamento da rede e sua respectiva expansão. Assim, os

espaços onde os cabos não podem ser instalados tais como algumas áreas exteriores ou

edifícios históricos podem alojar uma rede LAN sem fios.


21

Existem vários sistemas que tiram partido dos hotspots WiFi para determinar a posição de nós

móveis quando estes estão no alcance destes hotspots. Quanto maior o número de hotspots

maior será a precisão da localização.

II.2.2.1.3. Tecnologia Bluetooth

O Bluetooth é uma especificação industrial para redes sem fios WPAN (Wireless Personal

Area Network). A tecnologia Bluetooth permite o estabelecimento de ligações de rádio de

curto alcance (1m, 10m e 100m) para troca de dados entre dispositivos tais como telemóveis,

portáteis, impressoras, câmaras digitais, etc. A norma Bluetooth define um protocolo de

comunicação, inicialmente concebido para níveis de consumo baixos. A máxima potência

permitida está associada ao respectivo alcance, como se pode ver na tabela abaixo (Jennifer

Bray & Charles F.Sturman, 2001)

Tabela II-1: As diferentes classes Bluetooth.

As especificações Bluetooth começaram pela norma Bluetooth 1.0 seguindo-se várias

evoluções. A norma 2.1 (IEEE Standard 802.15.1 de 2007) é a mais actual e suporta taxas de

transferência na ordem dos 3Mbps. Futuramente, a norma Bluetooth 3.0 poderá utilizar rádio

UWB e permitir uma taxa de transferência de dados de 48Mbps.


22

Figura II-15: Equipamentos equipados com Bluetooth numa rede WPAN.

A tecnologia Bluetooth pode ser utilizada como método para determinação da localização por

proximidade. O dispositivo móvel equipado com Bluetooth deve estar sempre no raio de

alcance desta tecnologia.

II.2.2.2. Tecnologia IR

A Infrared Data Association (IrDa) é uma organização não lucrativa que criou os standards

IrDa, de forma a especificar características de conexão e transferência de dados através de

ligações de InfraVermelhos (Infra-Red links). A tecnologia de InfraVermelhos (InfraRed)

suporta na sua grande parte comunicações de curto-alcance e ligações ad-hoc (Jennifer Bray

et al., 2001). O princípio da tecnologia de infravermelhos consite no seguinte: um dispositivo,

denominado transmissor, envia um sinal luminoso na zona dos infravermelhos a partir de um

LED (light emissor diode). O receptor irá descodificar os impulsos recebidos numa sequência

de dados binários (0 e 1).

A tecnologia de infravermelhos apresenta as seguintes vantagens: é direccional; é barata; é de

fácil construção; é segura (o facto de não atravessar objectos sólidos leva a que um sistema de

infravermelhos numa divisão de um edíficio não interfira com um sistema similar, existente

numa divisão adajcente ou num edíficio vizinho (Andrew S.Tanenbaum, 2003)); não necessita

de nenhuma licença do governo para operar num sistema IR.


23

Por outro lado, esta tecnologia apresenta as seguintes desvantagens: não atravessa objectos

sólidos (móveis ou paredes); sendo o seu meio óptico, é limitada à linha de visão (line of

sight) (Jennifer Bray et al., 2001).

Tabela II-2: Características da tecnologia IR.

Os dispositivos que suportam a comunicação por infravermelhos são geralmente controlos

remotos de televisões, telemóveis, portáteis, adaptadores de infravermelhos com entrada USB,

entre outros.

Na figura seguinte, são mostrados dois exemplos de dispositivos que implementam a

tecnologia de Infravermelhos. A parte lateral esquerda da figura mostra um telemóvel CXT70

da Siemens, com uma entrada IrDa e a parte lateral direita da figura mostra um adaptador de

infravermelhos com uma entrada USB para computador, portátil ou impressora.

Figura II-16: Dois dispositivos móveis que usam a tecnologia de Infravermelhos.

Esta tecnologia tem um uso limitado em computadores pessoais, possibilitando por exemplo a

conexão a um portátil ou a uma impressora.


24

II.2.2.3. Tecnologia baseada em redes de sensores

As redes de sensores sem fios (Wireless Sensor Networks - WSN) são redes wireless

constituídas por dispositivos autónomos distribuídos no espaço/ambiente. Estes dispositivos

utilizam sensores de forma a monitorizar determinadas condições fisicas ou ambientais, tais

como a temperatura, o som, a vibração, a pressão, o movimento ou a poluição em diferentes

locais (P.Nicopolitidis, M.S.Obaidak, G.I.Papadimitriou, & A.S.Pomportsis, 2003).

Numa fase inicial, o desenvolvimento de redes de sensores sem fios foi motivada por fins

militares tais como a vigilância em cenários de guerra. Actualmente, este tipo de redes é

usado em diversas áreas de aplicação: monitorização do ambiente, aplicações de saúde,

controlo de trâfego, detecção de fogo e detecção de objectos.

Numa rede de sensores, cada nó é equipado com um radio transceiver ou qualquer outro tipo

de dispositivo de comunicação sem fios, um microcontrolador e uma fonte de energia,

normalmente uma bateria. O tamanho de um nó de um sensor é muito variado, podendo ir de

milímetros a centímetros. O custo de um nó sensor dependende do tamanho do sensor e da

sua complexidade. Por esta razão cada nó sensor está restringido na utilização de recursos

(e.g., a energia, a memória, a velocidade computacional e a sua largura de banda, etc.).

A parte lateral esquerda da figura seguinte mostra um dispositivo BTNode, desenvolvido pelo

TIK (Computer Engineering and Networks Laboratory) e pelo grupo de pesquisa para

sistemas distribuídos (Research Group for Distributed Systems). A parte lateral direita da

figura mostra o dispositivo denominado Mica Node (R.K.Harle and A.Hopper, 2005).


25

Figura II-17: Dispositivos BTNode rev3 e Mica Node (R.K.Harle and A.Hopper, 2005).

Existem vários sistemas location-aware que aplicam redes de sensores - WSN (Wireless

Sensor Network), por exemplo, para monitorizar a entrada e o tracking de intrusos, pessoas ou

objectos em determinada área, passando informação de um nó para o próximo. Assim que os

sensores detectam os eventos que devem ser monitorizados (e.g., calor, pressão, som,

luminosidade, vibração, campo electromagnético), reportam-nos a uma das estações-

bases,para que estas realizem acções apropriadas. Algumas das desvantagens das WSN’s

estão relacionadas com o consumo energético, o custo dos sensores e a instalação dos nós.

II.2.2.4. Tecnologias baseadas em imagens

É possível também utilizar tecnologias de manipulação de imagens para a determinação da

posição de objectos. Por exemplo, é possível associar códigos de barras (barcodes) a

determinados objectos para os quais sabemos as suas posições. Ao identificarmos esses

objectos, sabemos a nossa posição relativa. Os códigos de barras armazenam dados em

conjuntos de linhas verticais impressas paralelamente.

Figura II-18: Representação do número 0123456789005 em código de barras linear.


26

A figura seguinte mostra um exemplo de um código de barras, em que os dados são

armazenados em círculos concêntricos.

Figura II-19: Uma representação de um código de barras concêntrico.

O armazenamento de dados é efectuado quer sob a forma de conjuntos de pontos, de círculos

concêntricos e mesmo através de código em texto escondido em imagens (T.Kindberg and

J.Barton, 2001).

Os códigos de barras, impressos em etiquetas, são lidos por leitores ópticos (optical scanners)

e podem ser digitalizados em imagens através de softwares específicos. Esta tecnologia é

geralmente usada para implementar sistemas de identificação automatizada e de captura de

dados (Automated Identification And Data Capture) que tiram proveito da velocidade e

precisão de dados de entradas digitais. Estes sistemas são no entanto dispendiosos e não se

coadunam com o uso diário dos utilizadores vulgares.

A empresa Semacode desenvolveu uma tecnologia baseada no reconhecimento de imagens.

Esta empresa disponibiliza uma plataforma para fins não comerciais e totalmente gratuita

(Semacode Corporation, 2008b). Esta plataforma é constituída por ferramentas de geração e

leitura de tags para dispositivos móveis (telemóveis, PDA’s e portáteis) e dispositivos fixos

(computadores). A necessidade de codificar mais informação em combinação com os

requisitos de espaço dos códigos de barras simples levou ao desenvolvimento de códigos do

tipo matriz. A codificação matricial já não é representada por barras verticais, ou seja, por um

código de barras linear. Esta nova codificação passa a ser representada por um código de

barra bidimensional que consiste normalmente numa grelha de células rectangulares.


27

Figura II-20: Três simbologias do tipo matricial.

A tecnologia semacode usa uma codificação de dados do tipo matricial. Cada semacode

permite associar um código de barras bidimensional do tipo DataMatrix a um endereço URL.

Não existe a possibilidade do mesmo código de barras ser atribuído a dois endereços URL

distintos ou o mesmo endereço URL ter dois códigos de barras diferentes. A tecnologia

semacode permite que, para determinado endereço URL, seja gerado um código de barras

que é único e que identifica esse endereço URL num universo de milhares de códigos de

barras, gerados pela mesma tecnologia.

A forma de atribuir uma tag a uma imagem é conseguida com o software semacode_tag. O

utilizador fornece um endereço do tipo URL a uma determinada imagem que será criada,

aquando da execução do software. A execução do software semacode_tag irá criar a imagem

semacode.jpg, associando-lhe o URL http://www.semacode.org.

Figura II-21: Execução do software semacode para associar uma imagem a um URL.

O conteúdo da imagem semacode.jpg terá o aspecto visualizado na figura seguinte.


28

Figura II-22: Imagem semacode.jpg associada ao URL http://www.semacode.org.

A forma inversa consiste na leitura da etiqueta ou tag de uma imagem existente através da

execução do software semacode_reader. O utilizador fornece apenas a localização e o nome

da imagem, que já foi submetida ao software semacode_tag numa fase anterior. O resultado

desta operação é a devolução do respectivoURL.

Figura II-23: Leitura da tag associada à imagem Semacode.jpg.

Foi efectuado um teste de forma a descobrir se existia uma limitação relativa à distância entre

o utilizador que tira uma fotografia e a resolução do URL associado à imagem obtida. Foram

tiradas duas fotografias à mesma tag semacode impressa numa folha A4 branca. A única

variação entre cada fotografia consistiu na distância entre a máquina fotográfica e a página.

Aquando da captura da primeira fotografia, a máquina estava próximo da página. Aquando da

captura da segunda fotografia, a máquina estava bastante mais afastada. Seguem-se as duas

imagens relativas às duas fotografias.

Figura II-24: Fotografia tirada à página com a tag semacode (semacode1.jpg).


29

Figura II-25: Fotografia tirada à página com a tag semacode (semacode2.pjg).

De seguida, resolveu-se com sucesso, as tags URL das duas fotografias, validando-se em certa

medida a robustez desta tecnologia. É de referir que a diminuição ou o aumento da imagem

relativa à tag deve sempre ser proporcional, quer na altura, quer na largura da imagem. Caso

não se respeite essa proporção, a imagem da tag irá perder a informação contida e a sua leitura

e respectiva conversão num endereço URL será comprometida.

Figura II-26: Leitura da tag associada à imagem Semacode1.jpg.

Figura II-27: Leitura da tag associada à imagem Semacode2.jpg.

Esta tecnologia permite então criar uma tag, que uma vez associada a uma entidade fisíca, por

exemplo, um objecto ou um espaço fisíco, será a ligação entre essa mesma entidade e uma

entidade virtual (T.Kindberg et al., 2000). Neste caso em concreto, a única entidade virtual

que é permitida na tecnologia Semacode corresponde a um endereço URL, relativo a uma

página web contendo determinada informação.


30

Tal como a empresa Semacode, a empresa Kyawa desenvolveu uma tecnologia baseada no

reconhecimento de imagens, para dispositivos móveis (telemóveis, PDA’s e portáteis) e

dispositivos fixos (computadores). A tecnologia QR-Code (Quick Response Code) é mais

complexa do que a tecnologia semacode, uma vez que não lida apenas com endereços do tipo

URL como tipo de conteúdo. Esta tecnologia usa uma codificação de dados do tipo matricial

que permite atribuir, por exemplo, um código de barras a um texto, a uma mensagem SMS, a

um endereço URL ou a um número de telefone.

A aplicação web é disponibilizada gratuitamente para fins não comerciais. Esta aplicação

online é composta por duas componentes de utilidade inversa, a componente de geração do

código de barras (generator) e a componente de leitura (reader). A componente generator

permite obter um código de barras do tipo matricial a partir de um texto, uma mensagem SMS,

um endereço URL ou um número de telefone digitado pelo utilizador final. É de salientar que

esta tecnologia possibilita guardar o código de barras matricial gerado sob a forma de código

HTML, além do formato imagem. A figura seguinte mostra um exemplo da obtenção de um

código de barra do tipo matricial a partir de um texto, no caso em concreto um endereço.

Figura II-28: QR-Code do tipo matricial correspondente a um texto (Kaywa Corporation, 2008c).

A figura seguinte mostra um exemplo da obtenção de um código de barras do tipo matricial a

partir de um endereço URL.


31

Figura II-29: QR-Code do tipo matricial correspondente a um endereço URL.

O reader permite recuperar o contéudo armazenado no respectivo código de barras do tipo

matricial dado como entrada. O reader retorna um texto, uma mensagem SMS, um endereço

URL ou um número de telefone consoante o tipo de conteúdo que originou o código de barras

do tipo matricial.

Esta tecnologia permite então criar uma tag, que uma vez associada a uma entidade fisíca, por

exemplo, um objecto ou um espaço fisíco, será a ligação entre essa mesma entidade e uma

entidade virtual (e.g., texto, SMS, URL ou número de telefone).

II.3. Sistemas sensíveis à localização

Nesta secção serão explorados alguns sistemas ou aplicações que foram desenvolvidas com

base nas tecnologias de localização acima referidas.

II.3.1. PlaceLab


32

O PlaceLab é um sistema baseado em beacons emissores de rádio para determinar a

posição/localização de utilizadores (Anthony LaMarca, Yatin Chawathe, Sunny Consolvo,

Jeffrey HighTower, & Ian Smith, 2005). O PlaceLab é um sistema híbrido, ou seja, funciona

tanto em contextos indoor como outdoor. Qualquer laptop, PDA ou telemóvel, instalado com

o programa cliente PlaceLab pode estimar a sua localização através da escuta de dispositivos

emissores RF, denominados Radio Beacons tais como pontos de acesso 802.11, torres de

telemóveis GSM e dispositivos Bluetooth fixos. Estes pontos de rádio frequência possuem

uma identificação como por exemplo o identificador da célula (cell id) ou um endereço do

tipo MAC (Anthony LaMarca et al., 2005).

A figura seguinte mostra a arquitectura do sistema Placelab e os seus três principais

componentes: os beacons de rádio disponíveis e dispersos pelas cidades, as bases de dados

que armazenam a informação da localização dos beacons e os clientes PlaceLab que utilizam

essa mesma informação para estimar a sua localização.

Figura II-30: Componentes da arquitectura PlaceLab (Anthony LaMarca et al., 2005).

Os clientes PlaceLab apenas necessitam de interagir com os beacons emissores de rádio para

tomar conhecimento das suas identificações únicas apelidadas de impressões digitais (cf.

fingerprinting). O utilizador final não necessita de transmitir nenhum tipo de dados nem

necessita de escutar a transmissão de dados de qualquer outro utilizador. O projecto PlaceLab

elimina também a necessidade de recorrer a constantes interacções com uma central de

serviços, ao contrário do que acontece com os serviços de localização de telemóveis em que o

próprio serviço é que calcula essa informação de localização.


33

Caso o cliente PlaceLab interaja com um beacon do tipo 802.11, o processo é passivo sendo

baseado na escuta de uma frame do beacon periodicamente enviada pelos pontos de acesso

802.11. Se a interacção for com um beacon do tipo Bluetooth, esta tecnologia obriga a que o

cliente PlaceLab inicie um scan de forma a descobrir os beacons mais próximos do seu

dispositivo móvel. Finalmente, se a interacção for com um beacon do tipo GSM, devido à

restrição de interfaces de programação, a detecção da identificação de células exige

dispositivos móveis com uma certa tecnologia.

Os clientes Placelab calculam a sua própria localização através da escuta de uma ou mais

identificações dos pontos de rádio frequência, procurando as respectivas posições associadas a

esses pontos num mapa armazenado localmente (local cached map). Visto que são conhecidas

as localizações dos beacons identificados, os clientes PlaceLab conseguem estimar as suas

próprias posições em relação a estes.

A tabela seguinte resume as plataformas para as quais o sistema PlaceLab se encontra

disponível/funcional. É por isso considerado um sistema multi-plataforma, qualquer que seja

a tecnologia de beacons utilizada.

Tabela II-3: PlaceLab - Plataformas e Tecnologias RF(Anthony LaMarca et al., 2005)

O sistema PlaceLab oferece múltiplas formas de comunicação de informação de localização a

aplicações exteriores. Por esta razão, várias aplicações usam o sistema PlaceLab como

substituição do GPS e como forma de obtenção da localização do utilizador final. A aplicação

Topiary exemplificada na figura seguinte é uma dessas aplicações gratuitas, disponibilizadas

pelos criadores do sistema PlaceLab e pela própria comunidade de utilizadores do sistema

PlaceLab.


34

Figura II-31: Topiary – aplicação sensível à localização baseada no PlaceLab.

É de constatar que cada scan, efectuado pelo cliente PlaceLab para descobrir os beacons

Blutetooth mais próximos demora cerca de 10 segundos. Assim, é preferível o uso de beacons

802.11 e/ou GSM. Basta que o cliente PlaceLab se desloque a passo humano para que um

qualquer dispositivo Bluetooth próximo não seja descoberto durante o processo de scan.

A cobertura e a precisão do sistema PlaceLab dependem do número e do tipo de beacons ao

alcance do dispositivo móvel. Actualmente, todas as áreas mais desenvolvidas do mundo têm

cobertura GSM assim como inúmeras cidades e vilas possuem já uma excelente cobertura de

pontos de acesso 802.11. A figura seguinte mostra os resultados obtidos durante alguns testes

experimentais, permitindo constatar que a precisão varia drásticamente com a densidade dos

beacons. As zonas urbanas apresentam uma maior densidade de pontos de acesso 802.11 do

que zonas rurais. Os beacons GSM permitem oferecer uma cobertura constante de 100%. A

média de precisão dos beacons 802.11 é de 15 a 20 metros enquanto a média dos beacons

GSM é de 100 a 200 metros. A combinação dos beacons 802.11 e GSM demostra os melhores

resultados de cobertura e de precisão.

Tabela II-4: Precisão do PlaceLab em função do tipo e cobertura dos beacons.


35

Concluindo, o PlaceLab é um sistema robusto e preciso na determinação da localização dos

utilizadores finais. É um sistema que não expõe a localização dos seus utilizadores e é gratuito

(os binários e as fontes do PlaceLab estão disponíveis online).

II.3.2. GUIDE

O projecto GUIDE é um exemplo sofisticado de um serviço baseado na localização (Location

Based Service) desenvolvido pela Universidade de Lancaster. O sistema Guide disponibiliza

informação de localização aos utilizadores finais evitando a necessidade de recorrer a um

sistema auxiliar de localização tal como o GPS. Além de ser um sistema sensível à

localização, o sistema GUIDE oferece serviços interactivos e outros tipos de informação

dinâmica tal como acesso à World Wide Web (Keith Cheverst, Nigel Davies, Keith Mitchell,

& Adrian Friday, 2000).

O projecto GUIDE pode ser visto como um sistema turístico computacional (Keith Cheverst

et al., 2000) cujo objectivo consistia no fornecimento de informação sensível ao contexto aos

visitantes da cidade de Lancaster. Este sistema baseia-se na combinação de pequenas unidades

móveis e uma rede wireless de banda larga. A rede wireless possibilita a difusão da

informação do sistema central para todas as unidades móveis. O projecto Guide é diferente

dos restantes projectos turísticos baseados em computador porque cada unidade móvel (end-

system) obtém a informação através de um link de comunicação do tipo wireless. O

dispositivo móvel utilizado pelo sistema GUIDE é um Fujitsu TeamPad 7600. A figura

seguinte exemplifica a infraestrutura de comunicação implementada pelo sistema GUIDE.


36

Figura II-32: Infra-estrutura do sistema GUIDE (Keith Cheverst, Keith Mitchell, & Nigel Davies, 2002)

O sistema GUIDE foi concebido de forma a oferecer às seguintes características:

• É flexível de forma a permitir que os visitantes possam explorar e aprofundar os seus

conhecimentos relativos à cidade de Lancaster: os visitantes podem ter 2 tipos de

comportamentos, o passivo e o activo. Caso os visitantes escolham o comportamento

passivo, é-lhes disponibilizada uma visita guiada pré-estabelecida pelo sistema

GUIDE. Caso os visitantes optem pelo comportamento activo, os própios utilizadores

definem o seu roteiro através do uso de mapas de ruas e guias oferecidos pelo sistema

GUIDE.

• É sensível à localização: a informação apresentada aos visitantes pelo sistema GUIDE

é adaptada ao contexto dos mesmos. Existem 2 classses de contexto, o pessoal e o

ambiental. O contexto pessoal foca os interesses dos visitantes (e.g., História,

Arquitectura, localização actual, atracções visitadas e outras preferências). A aplicação

tem conhecimento da posição física e da preferência dos utilizadores. Desta forma,

este sistema faz uso desse conhecimento para disponibilizar informação e oferecer

serviços específicos, quer em relação ao utilizador, quer em relação a determinada

localização. Caso um utilizador esteja interessado no tema História, a unidade Guide

será capaz de traçar um roteiro, tendo em consideração esse ponto de interesse além de

disponibilizar toda a informação relativa de como chegar de uma localização até à


37

próxima. Assim que o utilizador chega a uma determinada localização, a unidade

Guide irá descrever, sob o ponto de vista histórico, todo o cenário dessa mesma

localização (Keith Cheverst et al., 2000). O contexto ambiental baseia-se nas

condições ambientais tais como a hora do dia, a metereologia prevista e os horários de

abertura das atracções.

• Suporta informação dinâmica:a informação relativa a possíveis alterações de horários

de abertura ou fecho de atracções assim como a informação relativa a menus especiais

e diárias de cafés e restaurantes são disponibilizadas ao visitante sempre que

apropriado.

• Oferece serviços interactivos: a reserva e marcação de alojamentos ou viagens são

exemplos de serviços interactivos providenciados pelo Centro de Informação Turistica

(Tourist Information Centre) do sistema GUIDE. Cada unidade móvel é capaz de

oferecer serviços interactivos de suporte tal como reserva de bilhetes, pesquisas

(enquiries) ou comunicação com outros utilizadores e possibilitar o acesso ao serviço

de informação turística além dos restantes recursos da Internet (Keith Cheverst et al.,

2000).

A figura seguinte mostra um ecrã inicial da aplicação do sistema GUIDE. Está sempre

visível no canto inferior esquerdo a informação da célula de localização assim como o

estado do sistema GUIDE, relativo à recepção de actualizações de localização.

Figura II-33: Ecrã inicial da aplicação do sistema GUIDE (Lancaster University, 2007d).


38

A figura seguinte mostra um ecrã de carácter informativo da aplicação do sistema GUIDE, em

que todas as opções possíveis são listadas.

Figura II-34: Ecrã informativo com as opções do GUIDE (Lancaster, 2007d).

A figura seguinte mostra um ecrã da aplicação do sistema GUIDE, em que é proposta uma

visita guiada desde o monumento Shire Entrance Hall até ao castelo de Lancaster. É visível

na mesma figura o estado do sistema GUIDE, relativo à recepção de actualizações de

localização.

Figura II-35: Visita desde o “Shire Hall Entrance” até ao castelo de Lancaster (Lancaster University,

2007d).


39

Concluíndo, o GUIDE é um sistema sensível à localização que respeita a privacidade do

utilizador.

II.3.3. Sistema Herecast

O sistema Herecast é uma infra-estrutura aberta para serviços sensíveis à localização, baseada

na tecnologia Wi-Fi, tendo sido desenvolvida pelo Departamento de Ciências de Computação

da Universidade de Western Ontario, em Abril de 2004. Esta aplicação é gratuita, não

necessita de nenhum hardware específico e tira partido das redes wireless 802.11 existentes.

Esta caracterítica é particularmente interessante uma vez que actualmente, é prática comum a

maior partes dos dispositivos móveis (PDA’s e portáteis) virem equipados com placas Wi-Fi

(Mark Paciga, 2004).

Esta aplicação é independente do ambiente onde o utilizador se encontra e por isso é um

sistema dual indoor-outdoor. O sistema Herecast é um sistema de posicionamento simbólico

(Symbolic Positionning System) porque a localização é expressa através de uma representação

simbólica, ou seja, através de nomes de ruas, nomes de cafés e não através de coordenadas

espaciais (Mark Paciga, 2004).

Figura II-36: Sistema Herecast instalado num dispositivo com Wi-Fi.


40

O sistema Herecast possui uma base de dados de pontos de acesso que podem cobrir uma

cidade inteira ou mesmo o mundo inteiro. A primeira vez que um ponto de acesso é

descoberto pelo utilizador, esse mesmo utilizador irá introduzir toda a informação descritiva

da localização desse ponto de acesso. Esta informação será actualizada na base de dados

global, sendo disponibilizada para qualquer outra que no futuro aceda a essa localização. A

vantagem de base construída em comunidade é que não requer nenhum tipo de administração

específica, uma vez que todos os utilizadores trabalham em conjunto.

A base de dados possui a informação relativa à localização física de cada ponto de acesso,

nomeadamente o país, a província, a cidade, a rua, o nome do edifício, o andar e o número de

apartamento. Um simples dispositivo como um PDA será capaz de tratar da informação da

base de dados, uma vez que apenas necessitará de 5KB de memória para armazenar a

informação relativa a 150 pontos de acesso. A figura seguinte mostra o serviço Heresay

disponibilizado pelo sistema Herecast, que permite uma conversa digital entre dois

utilizadores distantes.

Figura II-37: Serviço “Heresay” disponibilizado pelo sistema Herecast.

O sistema Herecast respeita a privacidade do utilizador, uma vez que qualquer um se pode

ligar a este serviço, através de qualquer dispositivo móvel com acesso Internet, sem necessitar

de efectuar qualquer tipo de registro.


41

II.3.4. Sistema RADAR

O RADAR é um sistema de vigilância e localização de utilizadores no interior de edifícios,

baseado na tecnologia de Rádio Frequência. O projecto RADAR regista e processa a

informação da força do sinal recolhido em múltiplas estações-base (base-stations), com a

finalidade de obter uma maior cobertura à área de interesse e triangular o utilizador. Este

sistema utiliza técnicas que combinam medidas empíricas com modelação de propagação de

sinal para permitir o desenvolvimento de serviços e aplicações sensíveis à localização

(Paramvir Bahl & Venkata N.Padmanabhan, 2000). O RADAR é um sistema de localização

por proximidade, que utiliza um conjunto de medições da força do sinal e observações de

transmissões rádio de um dipositivo de rede 802.11 (Jeffrey HighTower et al., 2001a).

O objectivo do sistema RADAR consiste no armazenamento da informação do sinal rádio

como função da localização do utilizador. A informação do sinal é usada para construir e

validar modelos de propagação de sinal assim como inferir a localização do utilizador em

tempo real. O driver FreeBSD 3.0 WaveLan extrai a informação relativa

à força do sinal de rádio (signal strenght) e à informação relativa à razão do sinal e do ruído

(signal-to-noise ratio) a partir do firmware, sempre que um pacote do tipo broadcast é

interceptado.

Foi realizada uma experiência num cenário com três estações-base (BS1, BS2 e BS3)

distribuídas no segundo andar de um edifício. Cada estação de base correspondia a um

computador com FreeBSD e equipado com um adaptador wireless. Os utilizadores móveis

usavam um laptop com Microsoft Windows 95. Quer as estações de base, quer o cliente

móvel possuiam uma interface de rede RF LAN da Digital Roam About (Paramvir Bahl et al.,

2000).

As unidades móveis transmitem periodicamente pacotes denominados beacons que são

recebidos e registados pelas estações-base. A Figura II-38 representa o edificio onde decorreu

a experiência que serviu de teste ao sistema RADAR. As estrelas azuis identificam as três

estações base (BS1, BS2 e BS3) e os pontos vermelhos representam os pontos de recolha da

força do sinal.


42

Figura II-38: Edificio com três estações de base (BS1, BS2 e BS3) (Paramvir Bahl et al., 2000).

O sistema RADAR obtém as coordenadas de cada sala do edificio, as coordenadas das três

estações-base assim como calcula o número de paredes que obstruem as linhas directas entre

cada estação-base e as localizações onde são recolhidas as informações da força do sinal

medido. Posteriormente é construido um modelo de propagação de sinal, através da aplicação

de vários algoritmos.

No entanto há alguns factores, como por exemplo a orientação do utilizador, que têm impacto

no valor da força do sinal medido por cada estação-base. Para cada estação-base e cada

localização do utilizador é calculada a força do sinal média para as quatro orientações da

localização do utilizador. No final é seleccionada a força do sinal mais elevada e por sua vez a

localização e respectiva orientação do utilizador (Paramvir Bahl et al., 2000).

A figura seguinte mostra que o valor da força do sinal de rádio medido por cada uma das três

estações-base varia com a distância do utilizador em relação a essa estação-base. Se o

utilizador se aproxima da estação-base, a força do sinal recebido é maior. Se o utilizador se

afasta da estação-base, a força do sinal recebido é menor.


43

Figura II-39 : Força do sinal RF medido varia com a distância do utilizador em relação à estação-base.

O projecto RADAR é um sistema indoor robusto, com baixo custo e com uma precisão

apreciável na localização e detecção de utilizadores quando se reduzem as interferências

Rádio. Estima-se que o erro de resolução do sistema RADAR é de aproximadamente 2 a 3

metros na localização do utilizador final (Paramvir Bahl et al., 2000). É possível o sistema

RADAR preservar a privacidade do utilizador, no entanto esta possibilidade é apenas

conseguida com alguma computação efectuada por parte do utilizador (Nissanka B.Priyanta,

Anit Chakraborty, & Hari Balakrishnan, 2000).

Uma limitação do sistema RADAR consiste no esforço considerável que é necessário para

construir uma estrutura de dados da força de sinal de rádio para cada ambiente físico de

interesse. Outra limitação baseia-se na complexidade de dimensionamento e configuração do

sistema devido à necessidade do mapeamento de rádio frequência (RF mapping) do local,

uma vez que existe a constante necessidade de repetição do processo de recolha de dados

sempre que uma estação-base for deslocada (Nissanka B.Priyanta et al., 2000). O sistema

RADAR não permite uma heretogeneidade de redes (Nissanka B.Priyanta et al., 2000).

II.3.5. Sistema B-MAD

O sistema B-MAD (Bluetooth Mobile Advertising) é um sistema de alerta e notificação

(advertising) móvel sensível à localização, utilizando o posicionamento com base na

tecnologia Bluetooth e no protocolo WAP (Wireless Application Protocol) (Lauri Aalto,

Nicklas Göthlin, Jani Korhonen, & Timo Ojala, 2004).


44

A utilização deste sistema teve lugar na zona de Rotuaar, na Finlândia. Foram colocadas

algumas estações Bluetooth localizadas na zona de Rotuaar. Na Figura abaixo, os sensores

Blutetooth estão referenciados como pontos vemelhos no respectivo mapa.

Figura II-40: Sistema B-MAD - sensores Blutooth localizados na zona de Rotuaar

O posicionamento baseado na tecnologia Blutetooh baseia-se num processo de geração e

envio de mensagens de notificação (push) sempre que um utilizador passe na proximidade de

um sensor Blutetooth, por exemplo instalado na vitrina de uma loja ou em qualquer outro

local.

Figura II-41 : Sistema B-MAD - sensor Bluetooth colocado junto a vitrina de uma loja.

A figura seguinte mostra um exemplo de publicidade, recebida num dispositivo Nokia 3650.

Neste caso específico, esta mensagem relativa à promoção de colares e pulseiras foi

desencadeada quando o utilizador passou na proximidade do sensor Blutetooth, localizado

numa determindada ourivesaria, sendo enviada para o telemóvel desse mesmo utilizador.


45

Figura II-42 : Sistema B-MAD - exemplo de publicidade recebida num telemóvel.

O protocolo WAP é o canal de entrega de conteúdos de notificações e alertas, possibilitando

ao utilizador o download e a leitura desse tipo de mensagens no seu dispositivo móvel. A

aplicação B-MAD opera da seguinte forma:

1º O sensor Bluetooth descobre os endereços (únicos e globais) do dispositivo Bluetooth,

denominados BD_ADDRS;

2º O sensor Bluetooth envia todos os endereços através de uma conexão WAP a um

servidor, denominado Ad Server. Cada endereço possui um identificador de

localização;

3º O servidor Ad Server mapeia os endereços com os números de telemóveis do

utilizador (MSISDN’s) e verifica, na base de dados, se existe algum aviso de não-

entrega associado com a localização que não foi entregue ao utilizador final.

4º Os avisos ou alertas de não-entrega são enviados para o sistema Push Sender para

entrega.

5º O sistema Push Sender entrega os avisos ou alertas como sendo mensagens do tipo

WAP Push Service Indication.


46

Figura II-43: Sistema B-MAD - entrega de alertas PUSH WAP (Lauri Aalto et al., 2004).

Os requisitos relativos aos dispositivos de sensores e aos dispositivos móveis dos utilizadores

finais apontam para modelos comercializados com capacidades GPRS, interface de

programação para Bluetooth, stack para comunicação com os sensores assim como um

browser xHTML. Desta forma, a exigência destes requisitos restringe a escolha dos

dispositivos apenas aos equipamentos que utilizam Symbian OS e aos telemóveis Nokia

Series 60 (Lauri Aalto et al., 2004).

O sistema B-MAD é uma solução viável para a realização de alertas e notificações móveis,

sensíveis à localização do utilizador final e autorizadas, uma vez que acontecem com a

permissão do utilizador final. No entanto, o projecto B-MAD possui algumas limitações. O

posicionamento baseado na tecnologia Bluetooth nem sempre é fiável nem acontece em

tempo real. Alguns utilizadores passavam na proximidade do sensor Blutetooth sem que

nenhuma notificação fosse gerada automaticamente. O facto de se tratar de um serviço de

notificação e de nem todos os utilizadores estarem preparados para receberem mensagens de

alerta, pode ser visto como uma falha.

Outra desvantagem bastante significativa prende-se com o facto da privacidade do utilizador

ser violada porque obriga à subscrição do próprio (Lauri Aalto et al., 2004). Outra limitação

do projecto B-MAD está relacionada com a sua latência, uma vez que o sensor Bluetooth

espera pela expiração do tempo de validade do pedido para enviar os endereços dos

dispositivos encontrados. O sensor Bluetooth deveria proceder ao envio imediato dos

endereços assim que os dispositivos fossem descobertos. Por fim, existe ainda uma restrição


47

baseada na ausência de preferências e perfis do sistema B-MAD, uma vez que os alertas

deveriam ser adaptados ao perfil de cada utilizador. Deveriam, por exemplo, ser considerados

nestes perfis, o género, a idade, a linguagem, os interesses e a frequência de notificação. Deste

modo o sistema B-MAD poderia ser mais flexível às preferências do utilizador final (Lauri

Aalto et al., 2004).

II.3.6. Sistema SmartLibrary

O projecto SmartLibrary é um serviço móvel sensível à localização, destinado a bibliotecas.

Este sistema foi implementado na biblioteca central da Universidade de Oulu na Finlândia,

sendo ainda hoje um dos serviços de clientes disponibilizados pela mesma instituição de

ensino superior (Markus Aittola, Tapio Ryhänen, & Timo Ojala, 2008).

Este projecto destina-se a facilitar a orientação na biblioteca principalmente a utilizadores não

familiarizados com o edifício e que necessitem de consultar a informação de determinado

livro ou pesquisar um conjunto de obras alusivas a determinado tópico. O sistema

SmartLibrary ajuda os utilizadores a encontrar um determinado livro ou outro material

existente na biblioteca. Esta ajuda é providenciada sob forma de mapas que servem de guia

para indicar a respectiva localização da prateleira onde se encontra o respectivo livro. Estes

mapas são disponibilizados directamente no dispositivo móvel (PDA) do utilizador final.

Este guia é integrado num catálogo online da biblioteca, para que todos os livros devolvidos

por uma pesquisa no catálogo possam ser localizados. Através do uso de um dispositivo

móvel como um PDA, o utilizador pode aceder aos recursos online, oferecidos pela

biblioteca, em qualquer parte da biblioteca e não apenas a partir dos terminais públicos

existentes na biblioteca. Este sistema utiliza conectividade WLAN e é totalmente baseado em

software, sendo disponibilizado através de pontos de acesso, não sendo necessário qualquer

hardware adicional (Markus Aittola et al., 2008).

Foram instalados pontos de acesso da rede WLAN no primeiro andar da biblioteca central da

Universidade de Oulu, para acesso à Internet. Na totalidade, foram colocados seis pontos de


48

acesso para garantir uma maior precisão do posicionamento do dispositivo móvel. Na figura

abaixo, os pontos a vermelho representam esses seis pontos de acesso à Internet.

Figura II-44: SmartLibrary - pontos de acesso à Internet sem fios na biblioteca da Universidade de Oulu.

O serviço SmartLibrary foi construído com base em dois sistemas existentes: o sistema

OULA e o sistema SmartWare. O sistema OULA é um catálogo online da biblioteca central

da Universidade de Oulu. O sistema SmartWare é um protótipo de uma arquitectura,

desenvolvido pela Universidade de Oulu, para oferecer serviços multimédia móveis e

sensíveis á localização. O posicionamento é implementado pela tecnologia de posicionamento

de Ekahau, baseada em medições da intensidade do sinal WLAN. A Figura II-45 mostra o

diagrama relativo à arquitectura do serviço SmartLibrary.

Figura II-45: Diagrama relativo à arquitectura do sistema SmartLibrary.


49

Do lado do cliente, existem três executáveis: o cliente Ekahau, o software SmartServices e o

browser web. O cliente Ekahau efectua a medição das propriedades da força do sinal WLAN

e envia-as para o Motor de Posicionamento Ekahau (Ekahau Positioning Engine), existente no

servidor. Este motor calcula a localização estimada do cliente.

O browser web é usado para navegar na interface do utilizador, denominada OULA-pda. A

OULA-pda é uma aplicação web desenhada exclusivamente para dispositivos de pequena

dimensão e permite o acesso directo à base de dados OULA. O utilizador invoca o serviço de

guia (guidance service) no software SmartServices, seleccionando um determinado hyperlink

relativo a uma obra do seu interesse. O software SmartServices comunica com o SmartWare

do servidor para obter informações relativas à localização do utilizador e das estantes. A

localização das prateleiras dos livros assim como dos livros é armazenada na base de dados

SmartWare. A informação da localização do utilizador e das estantes é transferida para o

serviço de guia da interface do utilizador através da componente SmartWare, existente no

servidor. O uso do SmartLibrary integra-se num dos cenários seguintes. Numa primeira visita

à biblioteca central da Universidade de Oulu, o utilizador pretende encontrar uma determinada

obra de um autor específico, por exemplo, o autor Tolkien. Para tal, basta que o utilizador

aceda à página web da biblioteca, a partir de seu dispositivo móvel, insira como parâmetro de

entrada o nome do respectivo autor e efectue a respectiva pesquisa (Figura II-46).

Figura II-46: Pesquisa na interface OULU-pda (esquerda) e respectivo resultado (direita) (Markus Aittola

et al., 2008).


50

De imediato, o utilizador obtém uma lista contendo os livros do autor Tolkien existentes na

biblioteca e pode seleccionar o link denominado “Locate” relativo ao livro do seu interesse,

acedendo ao guia baseado num mapa que lhe permite localizar a estante onde o livro se

encontra.

Figura II-47: Mapa visualizado no ecrã do PDA do sistema SmartLibrary (Markus Aittola et al., 2008).

Na Figura II-47, a localização do utilizador é representada por um ponto vermelho e a

localização relativa à estante onde se encontra o livro pretendido pelo utilizador é

representada por um quadrado azul.

II.3.7. Sistema Bat

O sistema Bat é um sistema de localização indoor que utiliza a tecnologia de ultra sons

existente em tags denominadas Bat (R.K.Harle and A.Hopper, 2005). As tags Bat têm as

dimensões de 8 x 4 x 1.5 cm e um peso de 50g, podendo ser acopladas a um cinto, um fio ou a

uma pulseira. As Bats emitem impulsos à frequência de 40kHz. O comando do sistema é

efectuado por rádio-frequência com sinais na banda de frequência de 433MHz. Esses

impulsos são recebidos por uma matriz de receptores, existentes numa placa. Cada receptor

regista o tempo diferencial entre a emissão do impulso e a recepção do mesmo. Permite,

ainda, a determinação da separação do receptor-Bat e o cálculo da posição do Bat através de

um algoritmo denominado multilateração (multilateration). O algoritmo multilateração ou de

posicionamento hiperbólico (hiperbolic positioning) é completamente diferente do algoritmo


51

de trilateração (trilateration). É um processo de localização de um determinado objecto

através do cálculo exacto da diferença de tempo de chegada (Time Difference Of Arrival) do

sinal emitido pelo objecto a três ou mais receptores. Este processo também é aplicável à

localização de um receptor, sendo medido neste caso o TDOA do sinal transmitido por três ou

mais transmissores sincronizados.

A multilateração é geralmente muito mais precisa e exacta para localizar um objecto do que as

técnicas como a trilateração, porque é mais fácil medir tempos com precisão. A precisão da

multilateração é uma função que envolve as variáveis apresentadas na Tabela II-5.

Tabela II-5: Variáveis de entrada da precisão da multilateração.

A figura seguinte mostra a infra-estrutura do sistema Bat, em que uma rede de nós receptores

está montada no tecto de cada sala do edifício e cada indivíduo é identificado por um tag Bat.

Figura II-48: Placa receptora e dispositivo Bat (Aaron Quigley et al., 2004).


52

O sistema opera usando uma combinação de sinais RF e ultrasons para estimar a localização

do utilizador, identificado pela tag Bat. Cada dispostivo Bat emite uma série de impulsos

ultrasónicos, direccionados para uma matriz de nós receptores montados no tecto da sala onde

se econtra o indivíduo em questão (R.K.Harle and A.Hopper, 2005). O sistema Bat recolhe o

tempo que cada receptor demora a medir cada impulso e baseado na velocidade das ondas

ultrasónicas, é capaz de determinar a localização de cada Bat (Aaron Quigley et al., 2004)

A figura assinala a amarelo as zonas cobertas pelo sistema Bat em Cambridge.

Figura II-49: Distribuição física do sistema Bat em Cambridge.

O sistema Bat apresenta características de precisão e robustez. Estima-se que este sistema

tenha a capacidade para determinar a posição de 75 objectos por segundo. O sistema Bat é

rigoroso e escalável sendo a sua precisão de aproximadamente 3 cm nas três dimensões

espaciais (Aaron Quigley et al., 2004). Contudo, uma das suas limitações mais significativas

consiste na exigência de uma numerosa e onerosa infraestrutura de nós receptores. Outra

restrição advém da sensiblidade associada à disposição inter-nodal da infraestrutura de nós

receptores, uma vez que a precisão da sincronização dos sites transmissores ou receptores

pode ser degradada pelos efeitos da propagação do sinal (Aaron Quigley et al., 2004). Por

fim, o sistema Bat não preserva a privacidade do utilizador (Nissanka B.Priyanta et al., 2000)

e, por outro lado, permite que um indivído possa largar (intencionalmente ou não) o seu tag

permitindo-lhe assim enganar o sistema.


53

II.3.8. Redes de sensores sensíveis à localização

Existem vários projectos que utilizam ou propõem sistemas de monitorização de ambientes,

baseado em rede de sensores distribuídos e sensíveís à localização. Em particular o projecto

proposto por (Amit Kumar, Rumeet Singh Saluja, G.Ramamurthy, & M.B.Srinivas, 2005)

define um sistema de monitorização de áreas distantes e inabitáveis, com base em redes de

sensores distribuídos e sem fios. Esta rede é baseada na transmissão hierárquica de pacotes de

informações a partir dos nós sensoriais (sensor node) até à estação base.

Figura II-50: Distribuição hierárquica de uma rede de sensores (Amit Kumar et al., 2005).

Um dos pontos importantes deste tipo de sistemas assenta na conservação de energia da

bateria, uma vez que a recarga da mesma é uma tarefa difícil ou mesmo impossível. As

actividades dos sensores que consomem mais energia são as seguintes: descoberta de rotas de

comunicação; transmissão dos pacotes de informação; recepção dos pacotes de informação;

escuta inactiva (idle listening); computação local.

A escuta inactiva e a descoberta de rotas são as duas actividades mais dispendiosas ao nível

de consumo de energia. A actividade de escuta inactiva pode ser eliminada ao manter os

sensores em modo stand-by sempre que não se registar nenhuma actividade. Os nós

sensoriais, sensíveis à localização, são essenciais para optimizar o procedimento de

descoberta da rota assim como para os procedimentos computacionais locais (Amit Kumar et

al., 2005).


54

Este sistema suporta a monitorização de numerosos fenómenos ambientais uma vez que

utiliza diversos tipos de sensores que podem estar presentes na mesma rede (e.g., sensores de

pressão, de temperatura, de humidade, etc.). A rede é constituída por nós sensoriais que se

agrupam em aglomerados (cluster). Cada conjunto de nós possui um nó coordenador (head

cluster), nomeado através de um método de eleição em que participam todos os nós sensoriais

deste mesmo aglomerado. Num aglomerado de nós sensoriais, cada nó sensorial transmite um

pacote de informação para o respectivo coordenador. Será, mais tarde, da responsabilidade do

coordenador desse aglomerado, transmitir este pacote para o coordenador de outro

aglomerado de outra camada (Amit Kumar et al., 2005).

O algoritmo aplicado a este sistema, divide toda a rede de sensores em níveis lógicos

concêntricos, baseado na emissão de energia pela qual o pacote é transmitido de um nó

coordenador (head cluster) de uma camada para outro nó coordenador da camada superior

com menor profundidade. O coordenador de um aglomerado da camada k transmite pacotes

para o coordenador do aglomerado da camada k-1 que se encontra mais próximo dele. Esta

transmissão de pacotes é feita através de um salto (hop). Após receber este pacote de

informação, o coordenador do aglomerado da camada k-1 irá transmiti-lo à chefia do

aglomerado da camada k-2, mais próximo e assim sucessivamente até ao pacote de

informação chegar à estação base, existente na camada 0. Deste modo, consegue-se descobrir

rotas locais assim como fazer a gestão do caminho da informação do nó coordenador da

camada para o qual o pacote de dados pode ser transmitido. (Amit Kumar et al., 2005). Por

esta razão, diz-se que é aplicada uma abordagem de múltiplos saltos baseados em camadas

(layer based multi-hop approach).

Os nós coordenadores recebem múltiplos pacotes de informação, oriundos dos nós sensoriais

do seu aglomerado. A informação tem diferentes graus de urgência, por isso é necessário

prioritizá-la. Em (Amit Kumar et al., 2005), a informação que é enviada pelos sensores ao nó

de chefia consiste em três parâmetros:

• O tipo de informação: representado por um inteiro e corresponde a um tipo de

fenómeno. Estes valores são predefinidos para vários fenómenos.

• O valor sensorial: corresponde ao valor medido pelo sensor.


55

• O valor do impacto: este valor determina a prioridade da informação enviada. Este

dado é configurado pelo sensor. Um fenómeno alarmante terá um maior impacto do

que um fenómeno mais comum.

Uma exemplificação de valores reais para cada um dos parâmetros da informação é

representada na Tabela II-6.

Tabela II-6: Informação contida nos pacotes enviados pelos sensores (Amit Kumar et al., 2005).

Após ter sido recebida pelo nó coodenador, a informação é armazenada num buffer. Caso a

informação recebida seja prioritária (valor do impacto elevado), será guardada na primeira

posição do buffer. Somente quando o buffer estiver completamente cheio é que a informação é

enviada para a estação base (Amit Kumar et al., 2005). A Figura II-51 representa uma

simulação da aplicação.

Figura II-51: Simulação da aplicação da rede de sensores.


56

II.3.9. Sistema Cooltown

O sistema Cooltown nasceu de um projecto de pesquisa dos Laborátorios da Hewlett-Packard.

O sistema interliga recursos web a objectos e lugares físicos, possibilitando que os

utilizadores interajam com esses mesmos recursos através do uso das ferramentas e

tecnologias disponibilizadas nos seus dispositivos móveis (T.Kindberg and J.Barton, 2001).

Este sistema desenvolveu um modelo web que suporta utilizadores que se movem entre

lugares distintos tais como as suas residências, os seus locais de trabalho e os seus espaços de

lazer ao longo do dia. Este modelo agrega simultaneamente a tecnologia web, as redes

wireless e dispositivos móveis/portáteis (T.Kindberg and J.Barton, 2001). O sistema

Cooltown define uma infraestrutura web, do lado do servidor que suporta os utilizadores

nómadas munidos dos seus dispositivos portáteis. Por esta razão, os cenários mais usuais

combinam um mecanismo de leitura e comunicação (sensing mechanism) tal como um leitor

de código de barras ou um sistema de infravermelhos com um acesso web de banda larga

(long-range / wired web access).

O sensor obtém um endereço do tipo URL, para que o utilizador nómada, através do seu

dispositivo móvel, possa aceder a esse recurso web. O sistema será constituído por um beacon

de infravermelhos (para permitir a leitura e comunicação da localização) e por um PDA que

permitirá o acesso aos recursos web associados através de uma ligação à Internet (Figura

II-52).

Figura II-52: Beacon de infravermelhos e PDA utilizados no sistema CoolTown (T.Kindberg et al., 2000).


57

Uma vez que o PDA vem equipado com um dispositivo de leitura de códigos de barras, o

utilizador necessita apenas de apontar ou posicionar o respectivo dispositivo de leitura em

direcção ao URL e a outros identificadores associados a lugares e objectos individuais,

existentes em seu redor. Este acto é denominado de URL sensing (T.Kindberg et al., 2000).

Figura II-53: PDA equipado com leitores de URL e outros identificadores (T.Kindberg et al., 2000).

O Cooltown é económico, uma vez que tira proveito de dispositivos móveis que os

utilizadores finais possam utilizar e respeita a sua privacidade. Este sistema é preciso e

robusto.

II.3.10. Sistema BlueStar

O BlueStar é um sistema sensível à localização híbrido, centralizado e privado, ou seja, tem

como objectivo fornecer um esquema flexível de gestão indoor-outdoor, que permita a cada

utilizador ter um conhecimento exacto da sua localização, além de fornecer ainda informação

de posicionamento adicional e relevante a partir de uma fonte centralizada (Aaron Quigley et

al., 2004).

Este sistema propõe um método centralizado baseado no conceito de location sniffing, a partir

de uma infra-estrutura fixa. O utilizador consegue controlar a sua privacidade, uma vez que só

ele é que pode fornecer e publicar detalhes da sua localização para serviços informativos,

definindo graus de granularidade. A decisão de expor dados da sua localização depende do

utilizador final. A exactidão dos dados de localização varia conforme o grau de granularidade


58

seleccionada pelo utilizador.A dedução da localização é obtida através da aplicação de um

terminal móvel, por exemplo um PDA ou um portátil, que combina duas fontes de

informação:

• Todos os detalhes acerca da infra-estrutura wireless local, que é fornecida com base na

localização mais próxima do sistema do utilizador, a partir de um sistema de

posicionamento da rede GSM.

• Evidências de sniffing passivo de infra-estruturas wireless existentes (Bluetooth ou

802.11b) e beacons de baixo custo.

Este projecto combina o posicionamento geográfico baseado em redes de telecomunicações

existentes com a informação de localização simbólica local, obtida através da informação

escutada (sniffed) a partir de outras redes sem fio de localização indoor. Nesse sistema, o

utilizador tem a possibilidade de seleccionar o nível de granularidade com que os detalhes da

sua localização são fornecidos e publicados. O utilizador é que decide se revela ou não a sua

localização. (Aaron Quigley et al., 2004).

A arquitectura do sistema BlueStar consiste num conjunto de componentes do lado do

servidor com os quais a aplicação, residente na unidade móvel do utilizador, comunica através

de uma ligação GPRS. Após o pedido inicial ter sido efectuado pelo módulo de localização

residente na unidade móvel, o servidor BlueStar contacta a gateway de localização,

geralmente um centro de posicionamento móvel GSM de forma a obter a localização

aproximada do dispositivo móvel. Essa localização aproximada é usada para interrogar os

componentes do servidor (information gateway ou mapping gateway), sendo este ùltimo

destinado a aplicações baseadas em mapas.

Em vez de ser exigido ao PDA ou ao portátil que armazene em cache toda a informação dos

mapas e todos os detalhes relativos aos dispositivos sem fios, o sistema BlueStar permite a

extracção de uma porção mais reduzida do modelo do mundo para entrega à aplicação

existente no dispositivo móvel. Esta informação é suficiente para que a aplicação da unidade

móvel possa localizar-se a ela própria, nos respectivos cenários do edifício. Juntamente com

essa informação, um conjunto de dados SVG (Scalable Vectorial Graphics) é transmitido,


59

possibilitando que a aplicação de mapas obtenha um vista de alto nível da área em questão

(Aaron Quigley et al., 2004).

Quando a aplicação, residente no dispositivo móvel, detecta outro dispositivo wireless do qual

conhece a localização, a própria aplicação mostra o utilizador no mapa e utiliza essa mesma

localização para solicitar dados mais refinados à rede. Esta interacção continua até que a

aplicação determine a sua própria posição e utilize essa mesma posição para localizar o

utilizador no mapa apropriado e obter dados dependentes da localização tais como ofertas

especiais de um shopping, listas e catálogos.

II.3.11. Sistema Cricket

O Cricket é um sistema indoor de suporte à localização para uma distribuição extensiva em

edifícios. Este sistema foi desenvolvido no contexto do Projecto Oxygen no Instituto

Tecnológico de Massachusetts (Massachusetts Institute of Technology) e é utilizado em

ambientes interiores ou em áreas urbanas onde os sistemas outdoor, como o GPS, têm

problemas de funcionamento ou simplesmente não funcionam correctamente. Os objectivos

que estiveram na base do sistema Cricket foram: a privacidade do utilizador (o sistema de

suporte à localização permite que os seus utilizadores tenham conhecimento da sua

localização sem nenhuma detecção centralizada); Administração descentralizada (os

responsáveis do projecto consideraram que a única forma de administrar de forma escalável

um sistema assenta na descentralização de funções. O ocupante da sala do edifício configura e

instala o beacon de localização (location beacon), sendo este imediatamente integrado no

restante sistema e permitindo anunciar a localização e a identidade do espaço. Por sua vez, o

receptor de localização denominado listener usa um algoritmo de inferência para determinar a

sala onde está localizado, através da escuta dos anúncios do beacon de localização. Não há

necessidade de nenhuma entidade central guardar a detecção de cada indíviduo no sistema);

Heterogeneidade de redes; Custo e granularidade adaptada á dimensão da sala do edificio

(Room-Sized Granularity).

O Cricket usa uma combinação de tecnologias RF e Ultra-som, de forma a obter a informação

da localização dos seus dispositivos host. Os hosts são constituídos pelos beacons activos e


60

pelos listeners passivos (Nissanka B.Priyanta et al., 2000). Os beacons (emissores de sinais)

são montados em paredes e tectos nas salas dos edifícios e publicam informação através de

um canal RF. Por cada aviso de RF, o beacon transmite um impulso ultra sónico. Por sua vez,

os dispositivos denominados listeners, acoplados aos dispositivos móveis estão à escuta

desses mesmos sinais RF e após a recepção dos primeiros bits, aguardam a escuta do impulso

ultra sónico correspondente. Assim que este impulso acontece, os listeners obtêm a distância

estimada até aos respectivos beacons mais próximos, tirando partido da diferença da

velocidade de propagação existente entre a tecnologia RF (velocidade da luz) e a tecnologia

do Ultrasom (velocidade do som). Os listeners executam um algoritmo que correlaciona

amostras de RF e ultra sons (Nissanka B.Priyanta et al., 2000). Mesmo na presença de

transmissão de vários beacons em competição, o sistema Cricket possui uma precisão

elevada.

Os beacons e os listeners são dispositivos de hardware idênticos. Uma unidade Cricket pode

funcionar quer como um beacon, quer como um listener ou mesmo de uma forma mista

quando aplicada nalguns cenários de computação por sensores. É possível acoplar uma

variedade de sensores a um dispositivo Cricket através do uso do conector 51-Pin da porta RS

232. Existem já protótipos de unidades Cricket com interface Compact Flash (CF) que

facilitam o acoplamento de laptops e portáteis a essas mesmas unidades. A Figura II-54

mostra uma unidade Cricket com porta RS-232 e outra com interface Compact Flash.

Figura II-54: Duas unidades Cricket (MIT, 2007c)

A Figura II-55 exemplifica a infra-estrutura de um sistema Cricket instalado no laboratório da

CSAIL em Tech Square.


61

Figura II-55: Sistema Cricket no laboratório da CSAIL em Tech Square (MIT, 2007c).

O sistema Cricket fornece informação de localização com precisão. O facto do sistema

Cricket usar beacons activos e listeners passivos faz com que este projecto não seja um

sistema de tracking. Por outro lado, quanto maior for o número de dispositivos, mais

escalável e fiável o sistema se torna. Finalmente, o facto de ser uma arquitectura

descentralizada torna o sistema de fácil distribuição (Nissanka B.Priyanta et al., 2000).

Um dos beneficios do sistema Cricket consiste no facto dos listeners móveis operarem

funções computacionais de localização e de tempo. Outra vantagem reside no facto do

projecto Cricket respeitar a privacidade do utilizador final (Aaron Quigley et al., 2004). A

exactidão da localização do utilizador torna este sistema muito atractivo e robusto. O sistema

Cricket possui uma precisão de posicionamento na ordem dos 1 a 3 cm, muito superior à

maioria dos sistemas existentes. Como o Cricket foi desenvolvido para operações de baixa

potência, pode ser usado em nós sensoriais (Nissanka B.Priyanta et al., 2000).

II.3.12. Sistema ZoneTag

Este sistema combina o posicionamento de células de telemóveis (cell tower) com colecções

de fotografias pessoais capturadas através de uma câmara digital, existente nos dispositivos

móveis. Este projecto inclui três componentes: uma aplicação de captura através da objectiva

de uma câmara de telemóvel ou, o cliente móvel ZoneTag e um componente web que permite

aos utilizadores contribuir com informação contextual, relativa à localização de uma

fotografia. O cliente móvel ZoneTag, a correr nos telemóveis dos utilizadores, possibilita o

upload de informação sensível ao contexto (context-aware upload) para o serviço Flickr,


62

como por exemplo, fotografias capturadas através da câmara digital integrada nos telemóveis

(Shane Ahern, Marc Davis, Simon King, Mor Naaman, & Rahul Nair, 2006).

No preciso momento em que utilizador pretende fazer o upload de uma nova fotografia,

utiliza o cliente ZoneTag para enviar os dados dessa imagem para o servidor. Juntamente com

os dados da fotografia, são enviados os identificadores (ID’s) da célula à qual o dispositivo

móvel está conectado assim como a lista das células vistas nos útlimos cinco minutos - a

denominada história celular (cell history). O cliente ZoneTag adiciona um link à página da

fotografia do Flickr, possibilitando que o utilizador possa introduzir a localização de cada

imagem e seleccionar outras imagens tiradas na mesma célula. Caso o servidor ZoneTag não

possua nenhum registo de informação relativo à localização da célula, este pode adicionar

essa informação quando visualizar a imagem no Flickr, ou seja, o utilizador pode especificar a

localização da fotografia usando a interface Web – ver Figura II-56 (Shane Ahern et al.,

2006).

Figura II-56: ZoneTag - página de inserção de localização (Shane Ahern et al., 2006).

A localização da fotografia, capturada pela câmara do telemóvel do utilizador, pode ser

especificada através da entrada do código postal (Zip Code) ou outra característica específica

da cidade como o seu nome ou o nome do estado. Assim que o utilizador introduz estes

dados, o sistema associa a informação da localização com todas as torres celulares

relacionadas com esta imagem, juntamente com a identificação do utilizador que digitalizou


63

essa informação (Shane Ahern et al., 2006). O servidor ZoneTag pesquisa uma célula para

mapear a sua localização, pela seguinte ordem:

• Efectua o mapeamento da célula, considerando a informação do utilizador que tirou a

fotografia.

• Efectua o mapeamento da célula, considerando outros utilizadores que estão

conectados a esse utilizador no Flickr, ou seja, considerando a rede social do Flickr.

• Efectua o mapeamento da célula, considerando qualquer utilizador do ZoneTag.

Se nenhuma das 3 regras, acima mencionadas, for respeitada, ou seja, a torre celular em

questão nunca tiver sido mapeada por ninguém, o servidor ZoneTag irá considerar outras

torres celulares a partir da história celular da imagem (Shane Ahern et al., 2006). Este

projecto torna-se mais preciso se combinar a introdução dos dados da localização da cidade

onde a respectiva fotografia foi tirada.

II.3.13. Sistema PhoneGuide

O projecto denominado PhoneGuide diz respeito a um sistema indoor baseado no

reconhecimento de objectos utilizando plataformas móveis, nomeadamente telemóveis. O

PhoneGuide tira proveito do facto da maior parte das pessoas, actualmente, possuirem um

telemóvel equipado com uma câmara digital (Paul Föcker, Thomas Zeideler, & Olivier

Bimber, 2005).

À entrada do museu ou da zona de exposição onde o PhoneGuide é implementado, o

utilizador instala toda a informação necessária, ou seja, a aplicação, os conteúdos de

apresentação e os dados de identificação no seu dispositivo móvel (telemóvel ou PDA). Tal

operação é realizada através de um cartão de memória que possibilita que o download dos

componentes do sistema PhoneGuide seja efectuado a partir de uma estação-base local,

existente à entrada do museu. Este protótipo permite que os visitantes, munidos dos seus

próprios telemóveis devidamente configurados com a instalação dos componentes


64

PhoneGuide, tenham a possibilidade de efectuar o reconhecimento de determinado obra de

arte, numa sala de exposição (Paul Föcker et al., 2005).

Figura II-57: Aplicação do sistema PhoneGuide num museu (Paul Föcker et al., 2005).

A intenção do projecto PhoneGuide é suportar as aplicações indoor de guias para museus,

usando a visão computarizada. O PhoneGuide pretende evitar a integração física de

indicadores (markers) referenciais, activos ou passivos, no ambiente. Os objectos são

normalmente analisados pela extracção global ou local de características ou propriedades a

partir de uma imagem, antes de serem reconhecidos. Para reconhecer determinado objecto, é

necessário que múltiplas imagens sejam tiradas sob diferentes perspectivas (Figura II-58).

Figura II-58: PhoneGuide - três representações/perspectivas do mesmo objecto(Paul Föcker et al., 2005).

De seguida, cada imagem é decomposta num conjunto de especificações normalizadas, ou

seja, para o mesmo objecto obtem-se múltiplos vectores de propriedades, com base na

perspectiva com que a imagem foi capturada pela objectiva da câmara digital. Desta forma

constrói-se um vector de características únicas para cada imagem que pode ser usado em

algoritmos de reconhecimento. No caso em questão, utiliza-se um algoritmo de separação

linear, implementado numa rede neuronal artificial e de camada única (single-layer).


65

A técnica de reconhecimento de objectos, usada no sistema PhoneGuide, é global porque usa

as propriedades da imagem tais como a cor, a intensidade, a textura ou o gradiente da

imagem. Este software foi desenvolvido em C++ para uma plataforma Symbian das séries

Nokia 60. O software é instalado no cliente, uma vez que a aplicação é executada do lado do

cliente.

Todas as operações são efectuadas do lado do cliente, ou seja, no dispositivo móvel equipado

com câmara digital. Desta forma, evitam-se constantes conexões ao servidor remoto e

constantes transmissões de dados entre o cliente e o servidor, reduzindo o tráfego na rede

assim como os custos de comunicação. O Sistema PhoneGuide é capaz de diferenciar

cinquenta objectos a partir de três perspectivas com uma taxa de reconhecimento superior a

90%. O projecto PhoneGuide é robusto, rápido e escalável. A privacidade do utilizador é

respeitada, uma vez que nunca é conhecida a localização do utilizador (Paul Föcker et al.,

2005).

II.3.14. Guia do museu interactivo

Este projecto visa o desenvolvimento de um “Guia do Museu Interactivo”, um sistema

baseado na localização por imagem. Este projecto foi demonstrado no Museu Nacional Suíço

de Zurich. Este conceito funciona com base num Tablet PC que integra um ecrã táctil, uma

câmara digital USB e um receptor Bluetooth (Herbert Bay, Beat Fasel, & Luc Van Gool,

2005) (Figura II-59). Este sistema é disponibilizado pelo próprio museu e pode ser usado por

qualquer visitante. A interface do software de reconhecimento é operada pelo utilizador final

através do ecrã táctil do Tablet PC.


66

Figura II-59: Tablet PC com câmara USB usado no Guia do Museu Interactivo (Herbert Bay et al., 2005).

O Tablet PC pode determinar a localização do utilizador com base na recepção de sinais

transmitidos pelos emissores Bluetooth, denominados BTNodes. A informação da localização

do informador é apenas usada para restringir o espaço de procura durante a extracção de

objectos relevantes. Com este dado, a precisão de reconhecimento do objecto aumenta e o

tempo de procura diminui. O utilizador tira uma fotografia à obra de arte do seu interesse, a

partir de qualquer posição, consegue obter informação detalhada sobre a mesma. Além de

efectuar o reconhecimento de objectos, este projecto permite fornecer informação relativa à

localização num mapa. Esta propriedade do sistema é útil para fornecer informação aos

utilizadores acerca da localização das casas de banho existentes, das áreas de restauração ou

das saídas de emergências do edifício (Herbert Bay et al., 2005).

A Figura II-60 apresenta alguns exemplos de modelos de imagens relativas a um objecto do

museu. A última imagem, delimitada pelo quadrado vermelho, representa a imagem de

entrada do sistema.


67

Figura II-60: Exemplos de modelos de imagens de um objecto do museu (Herbert Bay et al., 2005).

O sistema armazena as imagens dos objectos numa base de dados. Essas imagens são tiradas

de diferentes perspectivas (view points). Assim, é possível estimar a posição e a direcção dos

visitantes a partir da imagem por eles tirada. Para cada imagem é armazenado ainda um

conjunto de pontos de interesse e informação descritiva (descriptor). A imagem tirada pelo

visitante é comparada com todas as imagens existentes na base de dados, sendo retornada a

imagem com o maior número de correspondência. A comparação das imagens é feita com

base em pontos de interesse, através do cálculo da distância euclidiana entre cada elemento

descriptor. O par de correspondência é obtido se a distância for próxima de 0,6 vezes a

distância entre os vizinhos mais próximos. A detecção da posição é conseguida com BTNodes

colocados pelas salas. Cada BTNode cobre uma determinada área do museu e emite um sinal

do tipo broadcast em intervalos de tempo constantes, que é utilizado/recebido pelo sistema

guia.

Figura II-61: Interface da aplicação de reconhecimento de objectos (Herbert Bay et al., 2005).


68

A Figura II-61 mostra no canto superior esquerdo, uma imagem capturada pela câmara digital

do Tablet PC; no canto inferior esquerdo, aparece a imagem referenciada, correspondente á

imagem de entrada; do lado direito, aparece uma janela com informação descritiva, alusiva ao

objecto e uma imagem do objecto. Este projecto apresenta um sistema robusto, rápido e

escalável. No entanto, a privacidade do utilizador não é respeitada, uma vez que o sistema

avalia e disponibiliza a posição do visitante. Contudo, o conhecimento da localização do

utilizador é essencial para permitir restringir a procura de objectos com base na sua

localização. Desta forma aumenta-se a rapidez do reconhecimento do objecto e diminui-se o

tempo de procura (Herbert Bay et al., 2005).

II.3.15. Sistema Nidaros

Em 2003, a Universidade de Ciência e Tecnologia da Noruega (NTNU), em parceria com a

empresa de telecomunicações Novergiana Telenor, iniciou um projecto para a concepção de

uma framwork genérica que permitisse criar, executar e analisar aplicações location-aware

(Alf Inge Wang, Carl-Frederik Sorensen, Steinar Brede, Hege Servold, & Sigurd Gimre,

2003). As três principais motivações que estão na base desta framework chamada Nidaros são

as seguintes:

• Possibilitar o rápido desenvolvimento de sistemas sensíveis à localização, capazes de

fornecer ao utilizador final informação e conteúdos de cariz multimédia, relativos à

localização fisica desse mesmo utilizador. Essa mesma informação é visualizada no

dispositivo móvel do utilizador.

• Suportar diferentes clientes móveis com as mais variadas características (portáteis,

PDA’s, telemóveis e tablet PC).

• Permitir a utilização de diversas tecnologias de localização como o GPS, o GSM, o

Bluetooth, o IR ou o WLAN. A framework Nidaros não obriga o utilizador a criar

uma aplicação sensível à localização com base apenas numa tecnologia de

posicionamento específica e única.


69

A framework Nidaros apresenta-se em duas fases: a fase de desenvolvimento do sistema e a

fase de operação e execução do sistema (Figura II-62).

Figura II-62: Framework Nidaros para o desenvolvimento de aplicações sensíveis à localização (Alf Inge

Wang et al., 2003).

A fase de desenvolvimento é suportada por três componentes: a ferramenta de criação

(creator tool), os templates do cliente (client templates) e uma interface XML existente entre

o cliente móvel e o servidor. A creator tool permite gerir a informação e os conteúdos de

cariz multimédia relacionados com determinadas localizações. Essas localizações farão parte

da aplicação sensível à localização. Esta ferramenta apresenta uma interface bastante simple

que facilita a descrição de áreas hierárquicas em mapas, zonas e objectos, ou seja, uma

estrutura em árvore. Um mapa representa toda a área da aplicação e pode ser dividido em

zonas que representam áreas específicas mais pequenas. Dentro de cada zona, é possível

adicionar objectos que representam objectos reais. Se a aplicação sensível à localização se

destinasse exclusivamente a providenciar visitas à Catedral Nidaros da cidade de Trondheim

então o mapa representaria toda a Catedral, as zonas seriam áreas da Catedral e os objectos

poderiam ser objectos fisicos como o altar, o orgão musical e os quadros (Alf Inge Wang et

al., 2003).

A fase de operação e execução é suportada por três componentes principais: os clientes dos

utilizadores (user clients), o sistema executável (runtime server) e a base de dados de

localização do sistema (location database system) (Figura II-623).


70

Figura II-63: Framework Nidaros – componentes e tecnologias (Alf Inge Wang et al., 2003).

A função de cada componente é descrita de seguida:

• O sistema executável (Runtime Server) é responsável pelo tratamento dos pedidos dos

clientes e pelo fornecimento dos serviços requisitados pelos mesmos. Ou seja ele

alimenta os clientes com a informação mais correcta possível, de acordo com a

localização desses clientes Este sistema gere ainda toda a informação da base de

dados. O sistema executável suporta clientes de diversos tipos (PDA Client,

Mobilephone Client e Table PC Client).

• O servidor de ficheiros (File Server) armazena ficheiros multimédia acessíveis para os

clientes móveis.Esta necessidade surge devido ao facto dos clientes móveis não

possuirem memória suficiente para armazenar localmente essa informação.

• O servidor de localização (Location Server) obtém a posição actual dos clientes,

utilizando diferntes tecnologias de posicionamento (WLAN positionning, GPS, IrDA e

Bluetooth).

• A base de dados armazena informação que inclui mapas, zonas, objectos e utilizadores

assim como toda a informação utilizada pelos clientes e pelo servidor executável.

A Figura II-64 mostra o sistema Nidaros executado em dois dispositivos móveis distintos, um

iPaq e um Sony Ericson P900. No canto superior direito da figura, podemos ver uma tag

WLAN.


71

Figura II-64: Sistema Nidaros executado em dois dispositivos móveis.

O sistema Nidaros é um sistema robusto, preciso, escalável. Preserva a

localização/privacidade dos utilizadores.

II.4. Análise

II.4.1. Resumo comparativo das tecnologias de localização

A robustez, a escalabilidade e a precisão são propriedades fundamentais aquando da selecção

final da tecnologia de localização que será aplicada no sistema a implementar. Como todas as

tecnologias de localização abordadas apresentam valores óptimos ao nível da robustez, da

escalabilidade e da precisão, a característica alusiva ao custo poderá ser decisiva na escolha da

tecnologia de localização (Tabela II-7). Esta foi uma das principais razões que nos levaram a

escolher a tecnologia de localização por imagem como base para o desenvolvimento do

sistema proposto neste trabalho.


72

Tabela II-7: Análise comparativa de algumas tecnologias de localização.

II.4.2. Resumo comparativo das tecnologias de localização por imagem

Uma vez que a tecnologia de localização por imagem foi seleccionada para a implementação

do sistema 3SLIM, foi necessário analisar também as propriedades de cada uma das

tecnologias de localização por imagem existentes. As três principais tecnologias são bastante

semelhantes, diferindo no entanto nalgumas características, nomeadamente nos métodos de

leitura e de geração do respectivo código de barras. Assim, a tecnologia Semacode e a

tecnologia QR-Code possuem características mais atractivas do que a tecnologia Barcode

(Tabela II-8). Por outro lado, o facto das organizações Semacode e Kyawa disponibilizarem

gratuitamente os respectivos softwares de leitura e obtenção de código de barras leva a que

estas sejam surpreendentemente económicas. As razões que levaram à escolha da tecnologia

Semacode em detrimento da tecnologia QR-Code prendem-se com a simplicidade desta

tecnologia, com a experiência anterior dos autores na utilização desta tecnologia, com o

suporte para várias plataformas móveis e também com o tipo de conteúdos que o sistema

3SLIM lida. Como se pretendia armazenar apenas endereços URL, a tecnologia de

localização por imagem da semacode pareceu-nos mais do que adequada ao desenvolvimento

do 3SLIM.


73

Tabela II-8: Análise comparativa de três tecnologias de localização por imagem.


74

II.4.3. Resumo comparativo dos sistemas sensíveis à localização

Tabela II-9: Resumo da análise comparativa dos sistemas sensíveis à localização abordados.


75


76

Capítulo III: Sistema Simplificado Sensível à Localização

por IMagem (3SLIM)

III.1. Introdução

O sistema 3SLIM funciona com base num dispositivo móvel equipado com câmara digital e

no qual será instalado o software disponibilizado pela Semacode, ou seja, os respectivos

SDK’s de leitura e de atribuição de tags visuais. Este dispositivo móvel poderá ser

disponibilizado para uma aula virtual para ser utilizado por alunos no sentido de obter

informação contextualizada (e armazenada num servidor) com os locais e objectos próximos

do utilizador. Este projecto recolheu inspiração nalguns dos sistemas descritos anteriormente,

em particular nas propriedades e características do projecto Cooltown (T.Kindberg and

J.Barton, 2001).

Neste sistema, pretende-se que os alunos possam tirar fotografias a determinados pontos de

interesse (Point Of Interest) e que, imediatamente, consigam obter informação detalhada

sobre esses pontos através de páginas HTML preparadas para o efeito. A câmara digital

captura a imagem real de determinado ponto de interesse e o sistema, de forma transparente,

faz a ligação dessa imagem com informação virtual armazenada no servidor. Para além de

efectuar a identificação de pontos de interesse, este projecto permite fornecer informação

relativa à localização deste mesmo ponto de interesse.

III.1.1. Conceitos principais

As imagens, representativas de locais fisicos da zona de visita e dispostas em diferentes áreas,

são entendidas como entidades físicas (physical entities). As entidades virtuais (virtual

entities) são recursos ou serviços cuja funcionalidade está ligada a uma entidade física

(T.Kindberg et al., 2000). No caso específico do sistema 3SLIM, as entidades virtuais serão

páginas Web que descrevem cada entidade física. Por exemplo, a imagem de um leão branco


77

será uma entidade fisíca que estará associada a uma página leoes.html correspondente à

entidade virtual. Está página terá um contéudo informativo relativo ao tema dos leões. Esta

associação é conhecida pelo termo navegação física (physical browsing), em que a entidade

física permite a obtenção de uma documentação digital, armazenada na entidade virtual.

Uma entidade física pode estar ligada a várias entidades virtuais e vice-versa. Existem vários

tipos de ligações de forma a estabelecer uma relação entre as entidades físicas e as entidades

virtuais. Uma entidade física pode ter várias páginas html com diversas informações.

O mecanismo de ligação abordado pelo sistema 3SLIM utiliza os códigos semacode.

III.1.2. Determinação da localização (Sensing)

O método de sensing aplicado é o indirect sensing (T.Kindberg and J.Barton, 2001). Isto

porque cada objecto irá possuir no canto inferior direito um identificador que representa uma

tag semacode. Para obter o respectivo endereço URL associado a este identificador, será

necessário um serviço que devolva o URL, ou seja, um resolver.

A imagem de entrada, correspondente à fotografia tirada pelo aluno, irá possuir uma tag

visual semacode cujo URL será comparado com os respectivos URL’s de todas as imagens

existentes na base de dados. A imagem final escolhida será a imagem cujo URL corresponde

ao mesmo URL da imagem capturada pelo aluno e será devolvida a respectiva página HTML

cujo endereço na Internet é identificada por esse URL.

A comparação das imagens é feita através da devolução de uma identificação do tipo URL

lida na tag de cada imagem. Por sua vez, esta tag representa um endereço URL que estará

associado a uma página HTML cujo conteúdo disponibilizará uma série de informação textual

e visual relativa ao ponto de interesse e à localização específica que essa imagem representa.

O tipo de reconhecimento de imagem utilizado nesse sistema terá como base a tecnologia

semacode. Esta tecnologia apresenta uma utilização bastante amigável, fácil e económica


78

além de aumentar a rapidez do reconhecimento do objecto, isto é, da imagem, permitindo

restringir a procura de objectos com base na sua localização.

Uma base de dados armazena os diferentes endereços URL associados aos diferentes pontos

de interesse. O facto de armazenar a identificação de cada URL permite validar/filtrar os

endereços que serão abertos no browser do dispostivo móvel. Permite ainda, a possibilidade

do administrador ou professor obter um registo das consultas efectuadas pelos alunos durante

uma visita a um campo.

Cada imagem de um ponto de interesse possui no seu canto direito inferior uma imagem do

tipo semacode, que identifica esse mesmo POI e que permitirá devolver a página HTML

associado a esse POI.

III.1.2.1. Definição da localização física

A definição da localização física está associada à informação relativa à página HTML

armazenada na tag da imagem capturada pela camâra do utilizador final. Desta forma, se a

imagem capturada pela câmara devolve a página HTML relativa ao ponto de interesse dos

leões, esta informação siginfica que o utilizador final neste dado momento se encontra

fisicamente nesse ponto de interesse. A página HTML poderá conter informação adicional a

esse ponto de interesse ou então permitir a ligação a outras páginas com mais informação

(e.g., pontos de interesse vizinhos, definições ou explicações adicionais sobre um determinado

tema ou ponto de interesse, etc.).

III.1.3. Privacidade

No sistema 3SLIM, a privacidade do utilizador final é preservada na medida em que a posição

do visitante (aluno, convidado ou professor) não é visível para os restantes visitantes. Um

aluno que utilize o sistema numa visita guiada não necessita de efectuar qualquer tipo de

subscrição aquando da sua entrada no local da visita. Durante todo o tempo da visita, apenas o

utilizador tem conhecimento da sua posição fisica visto que o sistema 3SLIM não avalia nem

disponibiliza a posição do visitante aos restantes visitantes.


79

III.2. Análise de requisitos

III.2.1. Casos de utilização

Os casos de uso representam a sequência de operações e acções, realizadas por determinados

actores em determinados cenários de utilização, com o objectivo de atingir uma finalidade

específica e obter determinados resultados.

O padrão de comportamento do sistema digital sensível à localização por imagem (c.f.

3SLIM) apresenta vários actores que interagem com o sistema: o administrador, o professor, o

funcionário, o aluno e o convidado (guest).

III.2.2. Requisitos funcionais

De seguida apresentam-se as diferentes acções que podem existir entre o actor administrador

e o 3SLIM. O administrador pode criar novas páginas HTML de POI’s; pode apagar páginas

HTML de POI’s; pode alterar páginas HTML de POI’s, alterando quer a informação textual

quer visual; pode adicionar novas informações (textual ou visual) às páginas de POI´s já

existentes no sistema; pode consultar páginas HTML de POI’s; pode capturar novas imagens,

a partir da câmara digital do portátil, disponibilizado-as no sistema; pode gravar uma nova

imagem, capturada a partir da câmara digital do portátil, disponibilizado no sistema; pode

associar uma tag visual semacode a uma imagem, capturada pela câmara digital e já existente

no sistema; pode ler um URL associado a uma tag visual semacode de determinada imagem;

consegue consultar uma página HTML de um POI, tendo como ponto de partida uma imagem

capturada pela câmara digital do portátil; cria contas de administração, de professor, de

funcionário, de aluno e de convidados (guest); altera contas de administração, de professor, de

funcionário, de aluno e de guest; pode utilizar qualquer conta de administração, de professor

de funcionário, de aluno ou de guest; pode apagar qualquer conta de administração, e

professor, de funcionário, de aluno ou de guest.


80

Os fluxos de acções existentes entre um funcionário e o 3SLIM são apresentados de seguida:

pode adicionar novas informações, quer textual ou visual, a páginas de POI´s já existentes no

sistema; pode consultar páginas html de POI’s; pode capturar novas imagens, a partir da

câmara digital do portátil, disponibilizado pelo sistema; consegue consultar uma página html

de um POI, tendo como ponto de partida uma imagem capturada pela câmara digital do

portátil; pode alterar contas de aluno e de convidado (guest); pode utilizar qualquer conta de

funcionário, de aluno ou de guest.

Os fluxos de acções existentes entre um aluno e o 3SLIM são apresentados de seguida: o

aluno pode consultar páginas html de POI’s; pode capturar novas imagens, a partir da câmara

digital do portátil, disponibilizado pelo sistema; consegue consultar uma página HTML de um

POI, tendo como ponto de partida uma imagem capturada pela câmara digital do portátil;

pode utilizar qualquer conta de funcionário, de aluno ou de guest.

III.2.3. Requisitos não funcionais

Os requisitos não funcionais estão normalmente relacionados com a parte do

dimensionamento do servidor em termos de recursos de memória, de capacidade em disco e

de processadores. Neste sentido, e uma vez que este sistema foi concebido para funcionar

num local de acesso restrito e com um número limitado de utilizadores, um servidor normal

baseado num PC será o suficiente.

III.3. Diagramas de casos de uso do 3SLIM

A criação de um diagrama de caso de utilização (Use Case Diagram) possibilita a

representação gráfica das interacções entre os actores e os casos de uso, possibilitando uma

visão global e de alto nível do sistema a desenvolver e da sua concepção. O seguinte diagrama

de caso de uso, separado em 4 figuras, é específico para os cenários de utilização do sistema

3SLIM, considerado neste trabalho em concreto.


81

Figura III-1: Diagrama de caso de utilização do 3SLIM – parte I.

Figura III-2: Diagrama de caso de utilização do 3SLIM – parte II.


82

O protótipo 3SLIM ainda não integra todas as funcionalidades abrangidas no diagrama de

caso de utilização descrito na Figura III-1 e na Figura III-2. Contudo, actualmente o protótipo

3SLIM implementa já todas as funcionalidades do cenário de consultas de páginas HTML.

Figura III-3: Diagrama de caso de utilização do 3SLIM – parte III.

Salientamos ainda que o protótipo 3SLIM integra todas as funcionalidades descritas na Figura

III-3, i.e., implementa todos os cenários expostos neste diagrama de caso de utilização.


83

Figura III-4: Diagrama de caso de utilização do 3SLIM – parte IV.

As funcionalidades associadas aos perfis, abordadas na Figura III-4, não foram consideradas

no protótipo 3SLIM actual. Presentemente, o prótotipo funciona sempre com a conta

guest.Esta conta permite efectuar capturar imagens a partir de uma câmera digital, aceder a

uma página HTML a partir de uma imagem capturada e consultar páginas html, No entanto, a

implementação de todos os cenários não considerados no protótipo 3SLIM desenvolvido até

ao momento, serão implementados num trabalho futuro.

III.4. Arquitectura Cliente/Servidor em 3 Camadas

A arquitectura foi organizada em 3 camadas (Figura III-5). Duas camadas residem no servidor

que disponibiliza o serviço através do IIS (2007d) e de um motor de base de dados. A outra

camada é executada nos clientes e permite aceder à informação contextualizada de acordo

com a localização física destes.


84

Figura III-5: Arquitectura Cliente-Servidor do sistema 3SLIM.

O cliente assume que a informação de contextualização estará disponível e será suportada

pelo servidor 3SLIM. Deste modo consegue-se uma maior robustez e uma maior

escalabilidade do sistema.

Servidor

Todo o processamento e gestão de páginas HTML assim como todo o armazenamento de

dados são realizados no servidor. Optou-se pela utilização do Servidor da Microsoft (Internet

Information Server), versão 5.1, que está incluído no produto Microsoft XP (Microsoft

Coproration, 2007e). O IIS é um servidor Internet que oferece os serviços WWW, FTP,

SMTP e NNTP, para além de suportar web browsers e Active Server Pages (Mitch Tulloch,

1998). A componente de base de dados é assegurada pelo Oracle XE que serve para

armazenar os dados relativos aos endereços das páginas e à localização das figuras. O Oracle

XE foi a tecnologia de base de dados seleccionada por ser do domínio do conhecimento da

autora e também por ser gratuita.

Cliente

Do lado do cliente reside a aplicação móvel e todos os binários usados internamente pela

aplicação (e.g., cliente Oracle 10g , os binários da Semacode). Grande parte da lógica


85

computacional do sistema reside assim no cliente, permitindo deste modo manter o anonimato

destes.

No cliente foi ainda instalado o Oracle 10g Client (Oracle Corporation, 2007f), uma vez que

este binário serve de ligação e de comunicação entre o Microsoft Visual Basic 2005 e a base

de dados Oracle XE. O cliente Oracle 10g é disponibilizado gratuitamente na página internet

da Oracle.

Aplicação 3SLIM

O módulo de leitura/atribuição de tags permite a realização de duas tarefas relaciondas com

tags. A leitura de tags (existentes, por exemplo, no canto inferior direito das figuras expostas)

possibilita obter um endereço URL. A atribuição de tags é apenas restringida aos

administradores da aplicação 3 SLIM e permite associá-las aosendereços URL. Actualmente,

apenas o módulo de leitura de tags está funcional no prótotipo 3SLIM.

O módulo de captura da imagem permite que o visitante possa adquirir determinada imagem

exposta, através da câmara integrada no portátil ou no PDA disponibilizado no local e

proceder à sua gravação. O prótotipo 3SLIM possui este módulo de captura de imagem

operacional.

O módulo de publicação de páginas HTML permite que o utilizador, após capturar

determinada imagem e após ler a respectiva tag associada a essa imagem, visualize uma

página HTML com conteúdo informativo relacionado com a imagem. O protótipo 3SLIM

integra este módulo de publicação de páginas HTML.

Software Semacode

O software Semacode é disponibilizado gratuitamente no site da da Semacode e é composto

por duas aplicações java: a semacode_tag.jar permite a criação e geração de tags a partir de


86

endereços URL; a semacode_reader_se.jar permite a leitura de endereços URL a partir de

tags.

III.5. Desenvolvimento do sistema

III.5.1. Modelo de entidades e relacionamentos

As entidades constituem objectos, reais ou virtuais, acerca dos quais se pretende armazenar

informações. No contexto do sistema 3SLIM, as entidades são o administrador, o funcionário,

o aluno, a página HTML e a zona sobre a qual armazenaremos informação.

As entidades possuem propriedades ou atributos que caracterizam de forma específica essas

entidades. Assim, um administrador caracteriza-se por uma identificação, um nome e certos

privilégios específicos da sua função. Por outro lado, um funcionário possui uma

identificação, um nome e alguns privilégios específicos da sua função. Por fim, um aluno terá

uma identificação, um nome e alguns privilégios específicos de utilizador.

As páginas HTML terão uma identificação, uma descrição, algumas imagens associadas, uma

data de criação e o respectivo autor.

As propriedades das entidades são representadas por tipos de dados na base de dados e nas

respectivas classes da aplicação. Os relacionamentos são responsáveis pela ligação entre as

entidades e correspondem a associações existentes entre essas entidades.

Consideraremos agora as interacções entre as diferentes entidades do 3SLIM. Por exemplo,

um aluno pode consultar uma ou várias páginas HTML. Neste caso, as entidades aluno e

página HTML estarão relacionados pelas consultas. A consulta constituirá não só uma ligação

entre um aluno e uma página HTML mas também entre um funcionário ou um administrador

e uma página HTML.


87

Uma página HTML é criada pelo administrador. Neste caso a criação é uma associação

existente entre o administrador e a página HTML. Por outro lado, uma página HTML pode ser

alterada pelo administrador. A modificação é neste caso outra associação existente entre o

administrador e a página HTML. Uma página HTML pode também ser removida pelo

administrador. A remoção é mais uma associação existente entre o administrador e a página

HTML. Uma página HTML poderá ter ainda uma ou mais imagens, ou seja, uma imagem

pode integrar uma página HTML. Esta integração define o relacionamento existente entre

uma página HTML e a imagem. Uma página HTML possui informação relativa a uma zona,

ou seja, uma zona está sempre associada a uma página HTML. Esta associação define o

relacionamento existente entre uma página HTML e uma zona.

Uma imagem ou fotografia pode ser capturada pela câmara fotográfica de um administrador,

professor, funcionário, aluno ou convidado. O acto de fotografar define o relacionamento

existente entre uma imagem e um administrador, professor, aluno ou funcionário. Uma

imagem ou fotografia pode também ser eliminada pelo administrador e pelo professor. A

eliminação corresponde a um relacionamento existente entre uma imagem e um

administrador.

III.5.2. Diagrama Entidade/Relacionamento (E/R)

Tendo em conta os relacionamentos identificados entre as entidades do 3SLIM, foi desenhado

o diagrama de entidades e relacionamentos da Figura III-6. Este diagrama identifica o

conjunto de entidades dos sistemas que interagem entre si através dos relacionamentos

descritos anteriormente (C.J.Date, 2004).


88

Figura III-6: Diagrama Entidade/Relacionamento do 3SLIM.

III.5.3. Modelo de dados

Do diagrama E/R exposto consideramos de imediato uma tabela com o mesmo nome de cada

entidade. A sintaxe N {Ncol1, Ncol2, Ncol3} representa a tabela denominada N cujas colunas

são Ncol1, Ncol2 e Ncol3.

Tabela III-1: Tabelas de dados lógicos (anterior à normalização).

No entanto, podem existir na tabela AL, dois ou mais registos em que os alunos tenham

exactamente o mesmo nome ou seja a coluna Uname seja idêntica.

Podem existir na tabela P, dois ou mais registos em que as páginas tenham o mesmo nome ou

seja a coluna Pname seja similar.


89

Podem existir na tabela Z, dois ou mais registos em que as zonas tenham o mesmo nome, ou

seja, a coluna Zname seja semelhante.

O processo de normalização foi aplicado ao diagrama E/R, obtido inicialmente, de forma a

obter o modelo relacional final, eliminando a redundância de dados. Três formas normais

foram consideradas.

Cada entidade está na 1ª Forma Normal quando todos os seus atributos são elementares. Para

tal, foi introduzida uma coluna que possibilitará que cada registo inserido na tabela em

questão, seja único. Esta coluna passa a denominar-se “chave primária” da respectiva tabela.

A tabela A terá a chave primária A#, a tabela AL terá a chave primária AL#, a tabela F terá a

chave primária F#, a tabela P terá a chave primária P#, a tabela Z terá a chave primária Z# e a

tabela I terá a chave primária I#. O valor armazenado na chave primária nunca poderá ser

repetido, sendo por isso único de cada registo armazenado na tabela. É possível ainda

restringir as três tabelas A, AL e F a uma só tabela U, uma vez que ambas armazenam o

mesmo tipo de dados ou seja os nome da pessoa, a sua senha e a data da criação da conta.

Assim, estas três tabelas serão substituídas por uma genérica de utilizadores em que será

adicionado a coluna Privilégios que permitirá identificar o tipo de utilizador (administrador,

aluno ou funcionário).

Cada entidade tem uma chave primária que não é composta por mais do que um atributo.

Sendo assim, a entidade está na 2ª Forma Normal, além de obedecer à precedência anterior,

ou seja, estar na 1ª Forma Normal. Cada chave primária representará um número único e não

será a composição de duas ou mais colunas da tabela.

Quando nenhum atributo que não seja chave primária depende de outro que não seja chave

primária, então a entidade à qual pertence o atributo está na 3ª Forma Normal. Logicamente

esta mesma entidade deve obedecer à precedência anterior e estar na 2ª Forma Normal. A

coluna Pimage da tabela P depende da coluna I# da tabela I e não é chave primária da tabela

P. Portanto, o atributo Pimage segue a 3ª forma Normal. A coluna Pzone da tabela P depende

da coluna Z# da tabela Z e não é chave primária da tabela P. Assim sendo, o atributo Pzone

obedece à 3ª Forma Normal. A coluna Pautor da tabela P depende da coluna U# da tabela U e


90

não é chave primária da tabela P. Logo o atributo Pautor está em conformidade com a 3ª

Forma Normal.

No modelo de dados considerado e normalizado, a definição lógica dos dados será composta

pelas tabelas denominadas U, P, Z e I.

Tabela III-2: Tabelas de dados lógicos, após normalização.

Após aplicado o processo de normalização e renomeando as tabelas, o modelo de dados final

implementado no 3SLIM será constituído pelas seguintes tabelas:

Figura III-7: Modelo relacional de dados do 3SLIM.


91

III.5.4. Implementação

A implementação do modelo de dados abordado foi suportada por uma base de dados, criada

do lado do servidor. O produto seleccionado foi o Oracle Database 10g Express Edition. Este

produto é gratuito e foi instalado no servidor. O nome da base de dados escolhido foi xe.

O Visual Express Edition 2005 foi a plataforma de desenvolvimento seleccionada e foi

instalada no cliente, ou seja, num laptop onde irá funcionar o protótipo. Por questões de

ordem prática e dada a experiência da autora, a linguagem de programação escolhida foi o

Visual Basic. NET.

A integração do módulo da câmara na aplicação 3SLIM foi a parte mais complicada da

implementação da aplicação. Foi necessário instalar uma DLL (Interop.WIALib.dll) que

fizesse a interface entre a aplicação e a câmara do portátil.

A interligação entre a base de dados e a aplicação 3SLIM necessitou da instalação de uma

DLL (Oracle.DataAccess.dll). Esta DLL foi instalada durante a instalação do cliente Oracle

10g. Permite efectuar determinadas operações sobre a base de dados tal como efectuar uma

conexão à base de dados ou executar queries directamente sobre a base de dados e devolver o

resultado à aplicação 3SLIM.

A interligação entre a aplicação 3SLIM e o IIS assim como a interligação entre a aplicação e

os binários do Semacode foram mais fáceis, uma vez que a plataforma .Net possui funções

específicas para chamar e executar comandos externos de Sistema Operativo.


92


93

Capítulo IV: Avaliação da usabilidade

IV.1. Introdução

Duas razões levaram a que o sistema 3SLIM fosse aplicado a uma visita zoológica. Por um

lado, existe uma questão pessoal, uma vez que a autora tem um grande interesse pelo mundo

animal. Por outro lado, as questões técnicas também motivaram esta escolha. O facto de um

zoo ser um local restrito, limitado e que pode ser visitado por várias pessoas coaduna com o

que é pretendido. O zoo é um local onde o sistema 3SLIM e a sua tecnologia podem ser

largamente aplicados.

A zona dos leões foi associada à entidade virtual com o seguinte endereço URL

http:\\localhost\leoes.html. Neste caso, cada utilizador poderá encontrar junto da zona dos

leões, num parque zoológico, informação adicional descrevendo esta espécie. A figura

seguinte representa um Leão Branco Macho, ao qual se pretende associar informação.

Figura IV-1: Fotografia do Leão Branco Macho.

Para tal, foi criada a tag com a tecnologia semacode em que o endereço URL colocado foi

http://localhost/leoes.html (Figura IV-2).


94

Figura IV-2: Tag semacode correspondente aos URL http://localhost/leoes.html.

A etiqueta semacode é colocada no canto inferior direito da imagem alusiva aos leões. A

imagem final, representada pela Figura IV-3 é afixada na zona dos leões e permite aos

visitantes/alunos visualizar informação relativa ao respectivo POI dos leões.

Figura IV-3: Fotografia dos leões associada à tag semacode.

Caso o utilizador pretenda obter mais informação acerca deste POI, deverá aceder ao módulo

de captura de imagem da aplicação 3SLIM para tirar uma fotografia. Esta aplicação permite

gravar a fotografia em formato JPEG e posteriormente aceder ao módulo de leitura de tags

semacode para obter o respectivo URL codificado na fotografia. A aplicação compara então o

endereço URL descodificado com todos os endereços URL existentes na base de dados do

sistema. Caso haja uma correspondência entre o endereço URL da fotografia com um dos

URL existentes na base de dados, o utilizador conseguirá, através da aplicação, aceder à

respectiva página HTML associada a este URL.


95

A figura seguinte mostra de forma resumida e esquemática o funcionamento do sistema

3SLIM.

Figura IV-4: Funcionamento do sistema 3SLIM.

IV.2. Metodologia

O estudo efectuado contou com dez participantes que acederam, de forma voluntária, a

efectuar a avaliação da usabilidade do protótipo 3SLIM. Os testes decorreram nas instalações

da Universidade Fernando Pessoa do Porto onde se simulou uma visita a um parque de

animais/zoo.

No âmbito da avaliação da usabilidade do protótipo 3SLIM, três figuras de animais em

formato A4, com uma tag semacode indicativa de um endereço URL específico, foram

afixadas em três zonas distintas da Universidade Fernando Pessoa. As três figuras utilizadas

na avaliação da usabilidade do modelo 3SLIM podem ver-se no Anexo I. Os utilizadores

foram conduzidos pela autora até ao átrio da Universidade Fernando Pessoa, ponto de partida

dos testes.


96

Os testes iniciavam-se com uma breve descrição dos objectivos a que se destinava o sistema

3SLIM, bem como de uma breve explicação do funcionamento do sistema 3 SLIM. O

questionário, distribuido pelos dez participantes, era constituído por algumas tarefas relativas

a um pequeno percurso pré-estabelecido, assim como por algumas questões. Este questionário

encontra-se também no Anexo I. Durante a realização dos testes, a autora observava o

comportamento dos utilizadores, as suas acções e reacções perante determinadas etapas,

esclarecia dúvidas, auxiliava os participantes nalgumas tarefas e cronometrava o tempo médio

de execução do questionário por parte de cada participante.

IV.3. Resultados obtidos

A análise dos questionários preenchidos e devolvidos pelos dez inquiridos, após a realização

dos testes de avaliação da usablilidade do protótipo 3SLIM, levou aos resultados apresentados

de seguida.

IV.3.1. Caracterização sócio-demográfica dos participantes

Foi efectuada uma análise aos dados sócio-demográficos dos dez participantes na avaliação da

usabilidade do protótipo 3SLIM. Considerando o género dos utilizadores, 5 eram adultos do

sexo masculino, 4 eram adultos do sexo feminino e 1 era um adolescente do sexo masculino.

Relativamente à idade dos participantes, os adultos tinham enre 23 e 43 anos e o adolescente

tinha 17 anos. Todos os participantes eram de nacionalidade portuguesa, tendo um deles a

dupla nacionalidade luso-canadiana.

Quanto ao nível das habilitações literárias, 2 utilizadores possuiam o 9º ano de escolaridade, 3

possuiam o 12º ano de escolaridade, 4 possuiam um grau de Licenciatura e 1 participante era

Doutorado.


97

Considerando a actividade profissional exercida pelos utilizadores, 5 eram estudantes (1

estudante do ensino secundário e 4 estudantes universitários) e 5 exerciam actividades ligadas

ao ensino e ao atendimento público na empresa CTT (Correios de Portugal).

Para definir de forma objectiva e concisa a caracterização geral sócio-demográfica dos

participantes, abordando cada ponto de caracterização (género, idade, habilitações literárias e

a actividade profissional), segue-se uma tabela com todos os dados sócio-demográfica dos

participantes (Tabela IV-1).

Tabela IV-1: Caracterização sócio-demográfica dos participantes.

IV.3.2. Resultados obtidos nas tarefas propostas

O questionário descrevia a elaboração detalhada de três tarefas específicas, incluindo todas as

etapas a executar. Na 1ª tarefa, era pedido que o participante acedesse à aplicação 3SLIM,

efectuasse uma série de passos sequenciais de forma a capturar a imagem da 1ª figura, afixada

no átrio da Universidade Fernando Pessoa, através da câmara do portátil e visualizasse a

respectiva página HTML associada à tag dessa imagem. No final da 1ª tarefa, o participante


98

era questionado sobre qual a primeira frase visualizada aquando da abertura da página HTML.

Todos os inquiridos responderam correctamente à questão.

Na 2ª tarefa, era pedido que o participante na aplicação 3SLIM, executasse novamente uma

série de passos sequenciais de forma a capturar a imagem da 2ª figura, afixada no piso um da

Universidade Fernando Pessoa, e visualizar a respectiva página HTML associada à tag dessa

mesma imagem. No final da 2ª tarefa, o participante era questionado sobre qual o título

visualizado aquando da abertura da página HTML. Todos os inquiridos responderam

correctamente à questão.

Na 3ª tarefa, era pedido que o participante na aplicação 3SLIM executasse um procedimento

de forma a capturar a imagem da 3ª imagem afixada no piso dois da Universidade Fernando

Pessoa, e a visualizar a respectiva página HTML associada à tag desta mesma imagem. No

final da 3ª tarefa, o participante era questionado sobre qual a imagem visualizada aquando da

abertura da respectiva página HTML. Todos os inquiridos responderam correctamente à

questão.

De forma conclusiva, todos os participantes foram bem sucedidos na elaboração/desempenho

das tarefas solicitadas (Figura IV-5).

% de Respostas Correctas Para as Tarefas

100%

100%

100%

0% 20% 40% 60% 80% 100% 120%

Tarefa 1

Tarefa 2

Tarefa 3

% de Respostas Correctas

Obtidas

Figura IV-5: Percentagem de respostas correctas obtidas nas três tarefas.


99

Relativamente ao grau de dificuldade das tarefas, 100% dos inquiridos responderam que as

tarefas exigidas não eram complicadas (Figura IV-6).

Grau de dificuldade das tarefas

Discordo

Totalmente (DT)

0 2 4 6 8 10 12

As

tare

fas

fora

m

com

pli

cad

as d

e re

aliz

ar?

Nº de respostas dadas

Discordo Totalmente (DT)

Figura IV-6: Respostas obtidas relativamente à dificuldade das tarefas.

IV.3.3. Facilidade de utilização do interface gráfico

Quando questionados sobre a facilidade de utilização do interface gráfico, 90% dos inquiridos

responderam que a interface era amigável e que o software era muito intuitivo, salientando

que o procedimento descrito no questionário era de grande auxílio na utilização da aplicação.

Apenas um dos inquiridos (10%) destacou que o facto de existirem demasiados passos para

obter a imagem na aplicação tornava a utilização do interface menos intuitivo (Figura IV-7).

Facilidade de Utilização do Interface

Concordo

Totalmente (CT)

Discordo

Totalmente (DT)

0 2 4 6 8 10

A i

nte

rfac

e g

ráfi

ca f

oi

dif

ícil

d

e u

tili

zar?



Concordo Totalmente (CT)

Figura IV-7: Respostas obtidas sobre a facilidade de utilização do interface.


100

IV.3.4. Tempo de resposta da aplicação

Relativamente ao tempo de resposta da aplicação, considerando o tempo de estabelecimento

da conexão e o tempo de download do conteúdo, 80% dos inquiridos responderam que o

tempo de resposta da aplicação era imediato e instantâneo. Os restantes 20% dos inquiridos

alegaram que se não existir um acesso rápido à Internet, este factor pode comprometer o

tempo de resposta da aplicação e a respectiva usabilidade (Figura IV-8).

Tempo de resposta da aplicacão

Concordo

Totalmente (CT)

Discordo

Totalmente (DT)

0 2 4 6 8 10

A c

on

exão

e o

do

wn

load

fo

ram

mu

ito

dem

ora

do

s?




Figura IV-8: Respostas obtidas sobre o tempo de resposta da aplicação.

IV.3.5. Utilidade prática do prótotipo 3SLIM

A utilidade prática do protótipo 3SLIM abrangia três questões do questionário. As respostas a

essas três questões estão visíveis nas três figuras seguintes.

À questão “Achou que este sistema é uma boa forma de mostrar informação relativa a algum

assunto”, todos os participantes deram uma resposta afirmativa. Todos os inquiridos foram

unânimes ao considerarem que se trata de uma forma rápida de concentrar e aceder a

informação adicional sobre qualquer assunto, relativo a um determinado local ou objecto. O

potêncial relativo à contextualização e ao poder informativo foi bastante apreciado por parte

dos utilizadores.


101

Utilidade Prática do 3SLIM

Concordo

Totalmente (CT)

0 2 4 6 8 10 12O

sis

tem

a ap

rese

nta

in

form

aão

úti

l?Nº de respostas dadas


Figura IV-9: Respostas obtidas sobre a utilidade prática do 3SLIM (1ª questão).

À questão “Usaria um serviço móvel deste tipo, sempre que fosse fazer alguma visita a um

museu ou outra área de interesse”, 90 % dos participantes responderam positivamente. Estes

consideraram que este tipo de serviço possibilita o acesso a informação adicional sobre um

determinado POI de forma rápida e instantânea e, por esta razão, utilizariam o serviço se este

fosse disponibilizado gratuitamente (i.e., sem custos adicionais de acesso à rede e ao serviço)

num museu ou noutra área de interesse. Apenas 10% dos inquiridos respondeu negativamente

por considerar que o uso deste tipo de serviço móvel em museus e outras áreas seria uma

imposição aos utilizadores.


Concordo

Totalmente (CT)

Discordo

Totalmente (DT)

0 2 4 6 8 10

Usa

ria

um

ser

viço

des

te t

ipo

n

um

a vi

sita

a u

m m

use

u?






102

À questão “Acha que o uso do telemóvel equipado com uma câmara seria preferível ao uso do

portátil”, 90 % dos participantes responderam positivamente. O facto de o telemóvel ser um

dispositivo mais prático, de menor dimensão e de fácil transporte, assim como, o facto do seu

uso ser mais cómodo e ser mais operacional foram factores significativos na opinião dos

participantes. Apenas um dos inquiridos (10%) respondeu negativamente, argumentando que

o telemóvel não possui as características ideais para este tipo de aplicações e por isso não

usaria este tipo de dispositivo móvel nestas circunstâncias.


Concordo

Totalmente (CT)

Discordo

Totalmente (DT)

0 2 4 6 8 10

Um

tel

emó

vel

com

câm

ara

seri

a p

refe

ríve

l ao

po

rtát

il?





Pela análise dos resultados obtidos sobre as questões relativas à utilidade prática do protótipo

3SLIM, podemos concluir que os inquiridos consideram que o modelo 3SLIM tem bastante

utilidade prática.

IV.3.6. Problemas identificados na utilização

Os inquiridos foram ainda questionados sobre a ocorrência de problemas aquando da

realização das três tarefas, integradas na avaliação da usabilidade do protótipo 3SLIM. Assim,

50% dos participantes reportaram a incidência de problemas durante a leitura da tag, obtida na

captura digital da imagem afixada (Figura IV-12). Estes utilizadores tiveram de repetir a

captura digital da imagem até obterem a tag com a nitidez necessária e na sua totalidade, de

forma a poderem abrir a respectiva página HTML.


103

Problemas reportados durante a execução das tarefas

0 1 2 3 4 5 6

Durante a

realização das

tarefas,

aconteceram

problemas?


Respostas "Não"

Respostas "Sim"

Figura IV-12: Resultados obtidos relativamente a problemas ocorridos.

Sempre que os participantes respondessem positivamente à questão relativa a existência de

problemas decorridos durante a execução das tarefas, era-lhes pedido que identificassem os

mesmos. Segue-se uma lista dos principais problemas referenciados pelos participantes

(Tabela IV-2).

Tabela IV-2: Resumo dos problemas reportados durante a realização das tarefas exigidas

IV.3.7. Tempos medidos na execução das tarefas

Durante a execução das tarefas da avaliação da usabilidade do protótipo 3SLIM, a autora

cronometrou o tempo gasto por cada inquirido para a execução das três tarefas. Seguem-se os

tempos medidos para cada utilizador (Tabela IV-3).


104

Tabela IV-3: Tempo gasto na realização das três tarefas.

O tempo gasto na realizção das três tarefas está directamente relacionado com a incidência de

problemas ocorridos aquando da execução das mesmas. Todos os participantes que

apresentam tempos com valores iguais ou superiores a 20 minutos tiveram de repetir a captura

da imagem para uma ou mais das imagens expostas. Os restantes inquiridos, cujo tempo é

inferior a 20 minutos conseguiram, à primeira tentativa capturar a imagem, i.e., obter uma

fotografia onde a tag semacode era nítida e completa. O tempo médio para a realização das

três tarefas foi de 19,1 minutos.

IV.3.8. Aspectos destacados pelos utilizadores

Os inquiridos foram ainda questionados sobre os aspectos do protótipo 3SLIM mais

interessantes e sobre os pontos menos agradáveis do 3SLIM. Segue a lista dos aspectos mais

interessantes e mais atractivos, referidos pelos participantes (Tabela IV-4).


105

Tabela IV-4: Lista dos pontos mais atractivos da aplicação.

De seguida é apresentada a lista dos aspectos menos agradáveis, referidos pelos participantes

(Tabela IV-5).

Tabela IV-5. Lista dos pontos mais desagradáveis da aplicação.

IV.3.9. Propostas de melhorias sugeridas pelos utilizadores

Finalmente, foi pedido aos participantes que sugerissem algumas propostas de melhorias ao

protótipo 3SLIM. De seguida, é apresentada a lista das sugestões propostas pelos inquiridos

(Tabela IV-6).


106

Tabela IV-6: Lista de propostas de melhorias.

IV.4. Discussão dos resultados

A análise final dos resultados da avaliação da usabilidade do protótipo 3SLIM mostra que a

aplicação 3SLIM foi considerada amigável e acessível por parte dos inquiridos. Todos os

participantes acharam que o uso da aplicação é fácil e que foi simples seguir o procedimento

das etapas a realizar. No entanto, todos concordaram que seria necessário proceder a algumas

melhorias a nível da aplicação 3SLIM, nomeadamente a nível da minimização do número de

processos envolvidos durante o módulo da captura da imagem (que estava ainda em modo

debug e por isso implicava um maior número de interacções).

O conceito em que se baseia o protótipo 3SLIM, ou seja, a obtenção da informação contextual

sobre um determinado POI através do reconhecimento e leitura de uma tag semacode

associada a uma imagem em exposição foi o ponto mais atractivo para os utilizadores

envolvidos no inquérito. A avaliação da usabilidade do protótipo 3SLIM permitiu-nos

identificar os factores que interferem na leitura e no reconhecimento da tag, nomeadamente, a

luminosidade e a captura completa ou incompleta da tag que influenciam na correcta leitura

da mesma.


107

Conclusão

A proliferação de dispositivos móveis e de redes sem fios locais levaram ao crescente

interesse e disseminação de sistemas e serviços sensíveis à localização. Com os mais recentes

avanços tecnológicos, em particular nos dispositivos móveis, surgiram associadas aplicações

cada vez mais complexas. Os exemplos paradigmáticos são os Smartphones e os PDA’s que

se assemelham mais a computadores ultra portáteis do que propriamente a simples telemóveis.

Estes equipamentos suportam, já, aplicações de navegação GPS, digitalização de códigos de

barras, suporte de tags RFID e visualização de gráficos 3D que são cada vez mais utilizados

em aplicações sensíveis ao contexto dos utilizadores.

Nesta dissertação pretendeu-se inicialmente estudar algumas das tecnologias mais importantes

que estão na base do funcionamento de sistemas de localização. Foram ainda analisados

algums sistemas de localização que utilizam essas mesmas tecnologias de localização.

Numa etapa posterior, foi desenvolvido um sistema de computação móvel que utiliza uma

tecnologia de códigos 2D associados a localizações físicas específicas. Este sistema,

denominado 3SLIM, é baseado em links criados entre as entidades reais do mundo físico

(associadas às tags 2D) e informação virtual na forma de recursos Web (cf. physical

hyperlinks). O projecto 3SLIM permite que os utilizadores possam aceder a determinados

recursos virtuais associados a localizações físicas específicas, sem qualquer assistência

humana externa, a partir de um dispositivo pessoal disponibilizado na zona de visita (e.g., um

portátil equipado com câmara).

Pela análise da avaliação da usabilidade do protótipo 3SLIM, conclui-se que o conceito

aplicado nesse modelo foi bem recebido pelos participantes. O facto de se poder utilizar um

dispositivo móvel para se obter informação contextualizada relativa a uma determinada

localização, através de uma simples tag semacode associada a um POI, foi considerado muito

interessante para os utilizadores envolvidos no inquérito. Do estudo efectuado podemos

também concluir que a interface utilizada é amigável e que os participantes estariam dispostos

a utilizar um sistema semelhante para obter informação adicional relativamente a lugares

visitados.


108

Constatou-se ainda que alguns factores, tais como a luminosidade e a captura das tag

semacode podem influenciar o desempenho do sistema. Consideramos que as condições

ambientais têm uma grande influência na qualidade final da imagem/tag capturada pela

câmara digital. Em locais com muita luminosidade (em contra-luz) ou com pouca

luminosidade, as fotografias obtidas não apresentam a nitidez e resolução necessárias para se

extrair informação da tag semacode. A falta de nitidez e degradação da resolução da

digitalização da tag, traduz-se numa perda da informação. Por esta razão, a leitura do

endereço URL poderá falhar e consequentemente a respectiva página HTML poderá não ser

apresentada.

Um trabalho desta natureza nunca está completamente terminado. Um dos possíveis

desenvolvimentos futuros estaria relacionado com a implementação de melhorias no prótotipo

actual do sistema 3SLIM.

Seria interessante portar a aplicação do sistema 3SLIM para telemóveis e PDAs equipados

com câmaras internas. A etapa funcional da captação da tag 2D existente nas figuras

distribuídas pelas zonas de visita, seria capturada de forma mais amigável pela câmara dos

telemóveis. Ao nível do servidor, seria também interessante adicionar novas funcionalidades,

por exemplo, focadas no reenvio do endereço URL, contida numa mensagem texto para o

telemóvel do utilizador final. Após a recepção do endereço URL da respectiva página web,

bastaria ao utilizador final abrir a página HTML no browser do seu dispositivo móvel para

visualizar toda a informação associada aquela figura. A informação, mostrada na página

HTML ao utilizador, poderia não se resumir apenas a texto e a imagens, apresentando videos

e aúdios, relacionados com o ponto de interesse em questão .

A tecnologia relativa às tags RFID seria uma área a investigar, uma vez que está relacionada

com o tema abordado neste trabalho. A substituição da tecnologia de código de barras 2D

pelo uso de tags RFID no sistema 3SLIM poderia ser uma possibilidade de pesquisa nessa

área.


109

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115

Anexo I: Questionário e imagens usadas na avaliação

da usabilidade do protótipo 3SLIM

Este anexo inclui o questionário que foi utilizado na avaliação da usabilidade do prótotipo

3SLIM, bem como as três fotografias, com as tag semacode apresentadas no canto inferior

das mesmas, que serviram para a realização das três tarefas propostas na avaliação.

Questionário sobre a usabilidade do protótipo 3SLIM

Avaliação da Usabilidade do Sistema 3SLIM

Este questionário será anónimo e destina-se a avaliar a usabilidade de um sistema

sensível à localização baseado em imagens - 3SLIM. Para conseguir este objectivo, ser-

lhe-á pedido que efectue algumas tarefas e posteriormente que responda às questões

colocadas.

Dados Pessoais:

Sexo? Feminino Masculino

Idade?

Profissão? Estudante Habilitações?

Outro Qual?

Está habituado a lidar com novas tecnologias? Sim Não


116

De seguida realizará um percurso predefinido onde lhe será solicitada a realização de 3 tarefas

descritas com o intuito de aferir a usabilidade do sistema 3SLIM:

Tarefa 1: dirija-se à entrada do átrio da UFP, mais precisamente até à zona com uma foto dos leões e utilize o portátil disponível nesta zona para realizar os seguintes passos:

1º Entrar na aplicação 3 SLIM, escolhendo a opção “Aceder ao Sistema 3SLIM”;

2º Escolher a opção “Aceder”;

3º Escolher a opção “Ver informação relativa a figuras”;

4º No menu “Imagem Webcam”, seleccionar a opção “Adquirir imagem via webcam”. Apontar a objectiva da câmara do portátil de forma a captar o canto inferior esquerdo da figura dos leões, que possui um código de barras a duas dimensões (2D);

5º Escolher a opção “Capturar”;

6º Com o rato seleccionar no lado direito a figura pretendida e de seguida, escolher a opção “obter imagem”;

7º Depois seleccione no menu “Imagem Webcam” a opção “Guardar imagem”;

8º Salvar a imagem com o nome “Tarefa1.jpg”;

9º Por fim escolha a opção “Abrir respectivo site”

P1. Qual é a primeira frase que aparece na página aberta (sem considerar o título)?

Tarefa 2: dirija-se ao piso 1 da UFP, mais precisamente até à zona com uma foto dos ursos e utilize o portátil disponível nesta zona para realizar os seguintes passos:

1º Entrar na aplicação 3 SLIM, escolhendo a opção “Aceder ao sistema 3 SLIM”;


3º Escolher a opção “Ver informação relativa a figuras”.

4º No menu “Imagem Webcam”, seleccionar a opção “Adquirir imagem via webcam”. Aponte a objectiva da câmara do portátil de forma a captar o canto inferior esquerdo da figura dos ursos, que possui um código de duas dimensões (2D);

5º Escolher a opção “Capturar”.




8º Escolher a opção “Abrir respectivo site”.

P2. Qual foi o título da página aberta?

Tarefa 3: dirija-se ao piso 3 da UFP, mais precisamente até à zona com uma foto dos pinguins e utilize o portátil disponível nesta zona para realizar os seguintes passos:

1º Entrar na aplicação 3 SLIM, escolhendo a opção “Aceder ao sistema 3 SLIM”;


117


3º Escolher a opção “Ver informação relativa a figuras”.

4º No menu “Imagem Webcam”, seleccionar a opção “Adquirir imagem via webcam”. Aponte a objectiva da câmara do portátil de forma a captar o canto inferior esquerdo da figura dos pinguins, que possui um código de duas dimensões (2D);

5º Escolher a opção “Capturar”.




9º Escolher a opção “Abrir respectivo site”.

P2. Qual foi a figura que apareceu na página aberta?

No final das tarefas, responda por favor às seguintes questões:

DT Discordo Totalmente

D Discordo

C Concordo

CT Concordo Totalmente

DT D C CT

P3. As tarefas foram complicadas de realizar?

P4. A interface gráfica foi difícil de utilizar?

P5. A conexão e download foram muito demorados?

P6. O sistema apresenta informação útil?

P7. Usaria um serviço deste tipo numa visita a um museu?

P8. Um telemóvel com câmara seria preferível ao portátil?

Porquê?


118

P9. Durante a realização das etapas, aconteceram problemas? Sim Não

Se respondeu Sim, identifique quais foram os problemas?

P10. O que mais gostou na aplicação?

P11. O que menos gostou na aplicação?

P12. Quais as sugestões que sugeria para melhorar a interface do sistema 3SLIM?


119

Imagens associadas às três tarefas do questionário

Figura 1: Leão com tag semacode.

Figura 2: Urso com tag semacode


120

Figura 3: Pinguins com tag semacode.


121

Anexo II: Interface gráfica do protótipo 3SLIM

Este anexo incluiu algumas figuras dos ecrãs (screen shots) que fazem parte da interface

gráfica da aplicação/protótipo 3SLIM desenvolvido para esta tese. A Figura 1 apresenta o ecrã

inicial da aplicação.

Figura 1: Ecrã inicial da aplicação 3SLIM.

Após seleccionar a opção “Aceder ao sistema 3SLIM”, aparece a janela seguinte (Figura 2):


122

Figura 2: Janela de Acesso ao sistema 3SLIM com o perfil Guest.

Quando a opção “Aceder” é seleccionada pelo utilizador final, uma nova janela com os menus

principais é aberta:

Figura 3: Janela com os menus principais disponíveis.


123

A opção “Ver informação relativa a figuras” está associada ao módulo de captura de imagem

e leitura da tag da mesma imagem. Esta opção permite capturar uma figura através da câmara

interna ou externa do portátil utilizado. O menu “Imagem Webcam” possui três opções

internas. A opção “Guardar imagem” apenas se encontrará disponívedl após o utilizador ter

capturada uma imagem com a câmara digital.

Figura 4: A opção “Adquirir imagem via webcam” dentro do menu “Imagem Webcam”

Para os testes, foi utilizado um portátil munido de uma câmara interna e outra externa. A

imagem capturada aperece no quadrado existente do lado esquerdo da janela. Caso, seja essa a

imagem final que o utilizador pretende guardar, este deve seleccionar a opção “Capturar”.

Imediatamente, a imagem irá aparecer no quadrado existente do lado direito da janela.


124

Figura 5: Exemplo de uma imagem com código semacode.

De seguida, o utilizador deve clicar na imagem e seleccionar a opção “Obter imagem” que

fará aparecer a janela seguinte no ecrã. A imagem será guardada com o nome desejado pelo

utilizador, em formato JPEG. Esta imagem final será tratada internamente para o

reconhecimento e a leitura da tag semacode.

Figura 6: Imagem final com tag completa


125

Internamente a tag semacode da imagem é lida e a janela seguinte é visualizada pelo

utilizador final. Nela, aparece o endereço URL associado á tag da imagem no campo “Tag da

respectiva imagem” e o endereço URL que será aberto no browser no campo “Site

correspondente à tag”.

Figura 7: Janela com informação da tag semacode e do site a abrir

Automaticamente, um browser é aberto com o endereço URL respectivo e a página HTML é

visualizada pelo utilizador final. Na janela dos menus principais, a opção “Sites disponiveis”

permite ver os endereços URL armazenados na base de dados. Geralmente, são todos os sites

associados a tags criadas pelo administrador e que estão no canto inferior direito de figuras

em exposição.


126

Figura 8: Abertura da página HTML correspondente à tag semacode fotografada.

Documents

3SLIM: Sistema Simplificado Sensível à Localização por IMagem1].pdf · pertinente à localização dos utilizadores, com base em dispositivos móveis disponíveis no dia-a-dia